Résumé -Réacteur catalytique de type "filaire" pour l'intensification de tests catalytiques en configuration gaz/liquide/solide -L'optimisation du catalyseur est une étape clé pour l'optimisation d'un procédé catalytique du point de vue des rendements, de l'efficacité énergétique et de la sélectivité des réactions. La stratégie de développement d'un catalyseur comprend des tests effectués sur des réacteurs pilotes avec des charges réelles ou modèles. Cette étape a fait l'objet de nombreuses études ces dernières décennies portant sur le dimensionnement des réacteurs, l'amélioration des outils d'analyses et les procédures opératoires. La plupart des études ont pour but de déterminer l'activité catalytique de catalyseur sous forme de grain dans des conditions isothermes de façon à pouvoir déterminer les paramètres cinétiques de la réaction. Avec l'optimisation des catalyseurs, les flux de transfert de matières externes aux grains peuvent devenir l'étape limitante, dans les réacteurs de laboratoire standard, par rapport aux flux de réaction. Ce problème est particulièrement critique pour les réactions rapides et très exothermiques. Une nouvelle géométrie de réacteur est proposée pour intensifier les transferts de matières autour des grains de catalyseur et accélérer les vitesses superficielles des fluides : le "réacteur filaire". Pour caractériser cette nouvelle géométrie de réacteur, une étude hydrodynamique a été menée avec un réacteur filaire horizontal de section carrée de 4,0 × 4,0 mm 2 rempli de particules sphériques de diamètre compris entre 2 et 4 mm et simulant des grains de catalyseur. Les régimes d'écoulement ont été étudiés à partir d'analyses d'images, des mesures de perte de pression et de distribution de temps de séjour qui ont été effectuées en écoulement monophasique liquide et diphasique gaz/liquide. Deux principaux régimes d'écoulements ont été observés: un régime de "bulles isolées" et un régime de type "stratifié". Les rétentions liquides sont toujours supérieures à 60 %, ce qui indique en complément d'observations visuelles que le catalyseur est toujours correctement irrigué par l'écoulement liquide. En écoulement diphasique gaz/liquide, l'écoulement est de type piston puisque les nombres de Peclet sont toujours supérieurs à 40. La perte de pression est principalement contrôlée par les forces de frottement liquide/solide et les valeurs de perte de pression restent très faibles en conditions de tests catalytiques (< 0,1 bar). Les caractéristiques hydrodynamiques indiquent donc que ce réacteur est approprié pour des tests catalytiques. Enfin, ce type de réacteur a été mis en oeuvre en conditions de réactions catalytiques pour effectuer des tests d'un catalyseur commercial pour une réaction d'hydrogénation de l'allène. Le réacteur a permis d'effectuer des tests en conditions isothermes avec une très faible quantité de catalyseur (inférieure à 2 cc) et d'accéder aux performances catalytiques pour des temps de contact très courts impossible à atteindre avec des réacteurs à lits fixes conventionnels ...

A hydrodynamic investigation of three geometries of string pellet reactors filled with spheres was conducted. Two geometries were circular spiral channels, while the third was a straight horizontal square channel. Stimulus-response experiments provided data for residence time distribution analysis from which Pe numbers and liquid holdup were deduced. Flow regimes and transitions were determined from visual observations through the transparent tube wall. For the whole range of the experimental conditions applied in this work and for all reactors, the ratio of gas to liquid velocities, V g /V l , is a controlling parameter for Pe number, holdup, and pressure drop.

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