Modélisation de la synthèse d’acroléine avec COMSOL Multiphysics®

Mots-clés

Modélisation génie des procédés, réactions chimiques, loi d’Arrhénius, mécanique des fluides, milieu poreux, catalyseur, échange thermique
 

Contexte / Objectif

ADISSEO est l'un des leaders mondiaux dans la production d’additifs et de solutions nutritionnelles pour l’alimentation animale. Un de leur complément alimentaire est la méthionine, qui est produite avec comme intermédiaire de synthèse l'acroléine.

La synthèse d'acroléine date de milieu du XX siècle, avec des progrès qui ont été effectués initialement grâce au retour d'expérience. En vue de gagner les quelques derniers points de rendement possibles, une approche quantitative fine décrivant l'ensemble des phénomènes physico-chimiques concernés doit être menée.

Pour cela, ADISSEO a demandé à SIMTEC de développer un modèle numérique, sous COMSOL Multiphysics®, intégrant le couplage thermique-chimique-mécanique des fluides au sein du réacteur afin d'en étudier différents modes de fonctionnement et d'en maximiser le rendement.

 

Réalisations de SIMTEC / Résultats

En amont de l'étude, SIMTEC est venu sur site pour discuter du modèle, des hypothèses de modélisation sous-jacentes et des phénomènes chimiques à considérer. Une stratégie numérique efficace de résolution a été définie, en accord avec le CLIENT: résolution de l’écoulement du caloporteur, puis résolution couplée thermique/écoulement milieu poreux/réactions chimiques.

 

L'étude a consisté à développer un modèle couplant les phénomènes physiques suivants:

  • l'écoulement du fluide caloporteur,
  • l'écoulement des gaz dans le lit catalytique,
  • les réactions chimiques avec des mécanismes réactionnels complexes et exogènes (loi d'Arrhénius).

Ce modèle a été confronté avec succès à plus de 10 configurations expérimentales différentes.

Après validation, ce modèle numérique a été développé et implémenté par SIMTEC sous le logiciel COMSOL Multiphysics®, d’après les aspects théoriques fournis par ADISSEO. Il a permis de démontrer l’importance de certaines propriétés du lit, de les pondérer et ainsi, de considérer de nouvelles pistes en vue d'optimiser le réacteur.

Cette page a été écrite avec l’aimable autorisation de la société ADISSEO.