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RÉSUMÉ
Le couplage transfert de matière-réaction chimique est au cœur des processus mis en œuvre en extraction liquide-liquide, qualifiée à juste titre d'extraction réactive. Ce couplage est mis à profit dans les applications industrielles, notamment dans l'industrie nucléaire. En effet, le transfert de matière entre deux phases avec réaction chimique dans une des phases joue un rôle considérable dans les opérations d'absorption gaz-liquide, ainsi qu'en hydrométallurgie. En règle générale, la contribution de la réaction chimique se traduit par une accélération du transfert de matière, avec action directe sur le facteur potentiel et dans certains cas également sur le coefficient de transfert.
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The matter transfer- chemical reaction coupling is at the core of processes implemented in liquid-liquid extraction, rightly called reactive extraction. This coupling is utilized in industrial applications, particularly in the nuclear industry. Indeed, the transfer of matter between two phases with a chemical reaction in one of the phases plays a major role in the gas-liquid absorption processes as well as in hydrometallurgy. As a rule, the contribution of the chemical reaction is reflected by an acceleration of the matter transfer with a direct action on the potential factor and in some cases also on the transfer coefficient.
Auteur(s)
-
Arnaud BUCH : Docteur de l'Université Paris - Maître de conférences à l'École Centrale Paris ECP
-
Mohammed RAKIB : Ingénieur ECP - Docteur d'État ès Sciences physiques - Professeur à l'École Centrale Paris
-
Moncef STAMBOULI : Ingénieur ECP - Docteur d'État ès Sciences physiques - Professeur à l'École Centrale Paris
INTRODUCTION
Le transfert de matière entre deux phases avec réaction chimique dans une des phases est un phénomène qui joue un rôle considérable dans les opérations d'absorption gaz-liquide (absorption d'un gaz acide par une solution basique et vice versa), ainsi qu'en hydrométallurgie (retour sélectif d'une espèce métallique du solvant vers la phase aqueuse par changement d'état d'oxydation en présence d'un oxydant ou d'un réducteur approprié).
Lorsque l'espèce transférée est consommée par une réaction chimique, on observe une accélération du transfert de matière : l'action sur le facteur potentiel se conçoit aisément. L'analyse du problème montre qu'il y a également action sur le coefficient de transfert dans certains cas.
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Mise en équation du phénomène4. Conclusion
Le couplage transfert de matière-réaction chimique est au cœur des processus mis en œuvre en extraction liquide-liquide, qualifiée à juste titre d'extraction réactive. Loin d'être une curiosité de laboratoire, ce couplage est mis à profit dans les applications industrielles éprouvées en hydrométallurgie, notamment dans l'industrie nucléaire (procédé PUREX, en particulier).
L'introduction du critère de Hatta a plusieurs mérites. Elle permet d'établir des analogies et des similitudes entre des opérations unitaires d'importance en génie des procédés : l'absorption gaz-liquide et l'extraction liquide-liquide. Le rapprochement entre le critère de Hatta et le critère de Thiele, paramètre autrement important en catalyse hétérogène, renforce encore la pertinence de cette démarche.
D'un point de vue pratique, l'estimation du critère de Hatta permet de renseigner sur la localisation de la réaction chimique (réaction de volume ou d'interface) et par voie de conséquence, sur le choix de la technologie appropriée à la mise en œuvre de l'opération unitaire considérée. En permettant de quantifier l'interaction entre la réaction chimique, le transfert de matière et l'hydrodynamique, le critère de Hatta fournit un éclairage précieux pour les transpositions d'échelles (scale-up).
L'étude des cinq cas (§ 2.1, et ) est loin d'épuiser le sujet. En se limitant aux cas ayant une importance pratique, on peut citer le cas :
-
des réactions équilibrées ;
-
des réactions entre espèces ioniques ;
-
le transfert avec réaction chimique dans une goutte, avec ou sans circulation interne.
En règle générale, la contribution de la réaction chimique se traduit par une accélération du transfert de matière, non seulement en agissant directement sur le facteur potentiel mais également...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
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