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RÉSUMÉ
L’agitation des systèmes diphasiques concerne dans cet article les systèmes à deux phases pour lesquels la phase continue est constituée d’un liquide,la seconde phase pouvant être un solide divisé, ou du gaz, ou encore un liquide immiscible. La cuve est agitée pour une large majorité des applications industrielles. Les éléments de choix des technologies sont présentés, en particulier les agitateurs et la façon des les implanter dans la cuve. Les principaux phénomènes physiques sont exposés, afin de donner des éléments de compréhension à l’utilisateur, souvent confronté à des difficultés d’appréhension de ces systèmes complexes. Quelques relations permettant des calculs prédictifs des performances sont proposées.
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Martine POUX : Ingénieur ENSCT, Docteur de l'INPT, HDR, Ingénieur de recherche à l'INP de Toulouse - Laboratoire de génie chimique INPT/UPS/CNRS, École nationale supérieure des Ingénieurs en arts chimiques et technologiques, Toulouse (ENSIACET)
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Catherine XUEREB : Ingénieur ENSIGC, Docteur de l'INPT, HDR, directrice de recherche au CNRS - Laboratoire de Génie Chimique INPT/UPS/CNRS, École nationale supérieure des Ingénieurs en arts chimiques et technologiques, Toulouse (ENSIACET)
INTRODUCTION
La cuve agitée reste l'appareil le plus utilisé pour assurer le mélange de phases non miscibles. Les applications industrielles sont très largement diversifiées, couvrant tous les secteurs de production, et surtout une gamme de taille d'installations pouvant aller de quelques litres à 1 ou 2 milliers de mètres cubes.
Néanmoins les principes de base, les phénomènes qui contrôlent l'opération, sont les mêmes, que l'on travaille dans le secteur de l'agroalimentaire ou de la chimie, de la pharmacie et cosmétique ou des peintures…
Le point commun aux systèmes multiphasiques est la complexité du rôle de l'agitation. Dans le cas de systèmes diphasiques dont une phase au moins est liquide, la seconde phase est dispersée dans ce liquide, généralement sous la forme de bulles, de gouttes ou de particules. Dans les systèmes simples monophasiques, le ou les agitateurs ont classiquement pour mission de conférer une bonne homogénéité au système, si possible rapidement et à moindre coût énergétique. En système diphasique, l'agitateur va en plus contrôler certaines caractéristiques de la seconde phase, notamment les circulations auxquelles elle sera soumise, voire les propriétés de la dispersion (taille, distribution…).
Lors de ces opérations, on recherche soit un état final physique du système, soit une performance en transfert de matière, avec ou sans réaction chimique. Il convient dans chaque situation que l'utilisateur définisse bien ses priorités, car il n'est pas possible de définir un système qui soit optimal à tous points de vue (rapidité d'obtention d'une dispersion, coût énergétique, degré d'homogénéité, performances de transfert, etc.). Dans tous les cas, le choix des modèles d'agitateurs et leur installation dans la cuve reste un élément majeur de réussite du procédé. Ce n'est qu'après cette première étape qu'il est possible de bien travailler sur les paramètres de fonctionnement.
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MOTS-CLÉS
Dispersion Suspension Mélange Cosmétique métallurgie chimie Agroalimentaire Pharmacie Agitateur Cuve agitée
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Agitation des systèmes liquide-solideArticle inclus dans l'offre
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2. Agitation des systèmes liquide-liquide
2.1 Problématique
La mise en contact de deux liquides immiscibles est une opération relativement courante dans les industries de transformation de la matière comme l'industrie chimique, la pétrochimie, la métallurgie… qui se déroule, comme par exemple, lors de la polymérisation en suspension, de réactions chimiques, d'extraction. Dans ces procédés, la dispersion d'un liquide dans un autre sous forme de gouttelettes est l'étape clé de la réussite et nécessite une attention toute particulière.
Il est important de préciser au lecteur la distinction qui est faite entre système liquide-liquide (appelé aussi dispersion liquide-liquide) et émulsion. Le terme d'émulsion est employé pour qualifier un état d'un mélange de liquides immiscibles pour lequel l'on recherche une stabilité pérenne et qui peut conférer certaines propriétés d'usage aux produits finis (crème pharmaceutique ou cosmétique, sauce…). Le mot « dispersion » est réservé pour réaliser un contact éphémère entre les phases afin de procéder à un transfert de matière (comme lors d'une réaction chimique ou d'une extraction…). Ainsi, de façon plus concrète, on pourrait qualifier une dispersion comme étant une macro-émulsion, la taille des gouttelettes étant largement supérieure à celle d'une émulsion dont la grandeur caractéristique est de l'ordre du micromètre. Dans cet article, les procédés d'émulsification en tant que tels ne seront pas abordés (cf. ([J 2 152] [J 2 153]). Nous retrouvons toutefois des bases communes quant...
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BIBLIOGRAPHIE
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1 Organizations – Federations – Associations
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• Syndicat français des colles et adhésifs/French trade union of adhesives and glues – Paris http://www.sfca.fr
• Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgard (MPA Stuttgard, Otto-Graf-Institut (FMPA)) http://www.mpa.uni-stuttgart.de/
• Union des industries des panneaux de process, syndicat professionnel des fabricants de panneaux à base de bois, panneaux de type panneaux de particules, panneaux de fibers (fibers dures, MDF et fibers isolantes), d"OSB http://www.sfcauipp.fr
• Syndicat national des constructeurs de charpentes en bois lamellé collé/National Union of constructors of structural glued laminated wood (SNCCBLC) http://www.glulam.org
• Union française des fabricants et entrepreneurs de parquets/French Union of flooring manufacturers and entrepreneurs (UFFEP) http://www.uffep.org
• Union des fabricants de menuiserie extérieure/Union of manufacturers of exterior carpentry (UFME) http://www.UFME.fr
• Association des écrans routiers en bois/Association of wooden road screens (AREBOIS) http://www.batibois.org
• Fédération de l"industrie bois...
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