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Acetylene pyrolysis in a jet-stirred-reactor for low pressure gas carburizing process. Experiments, kinetic modeling and mixing intensity investigations by CFD simulation.
(Pyrolyse de l'acétylène dans un réacteur à agitation par jets pour l'étude de la cémentation gazeuse à basse pression. Expériences, modélisation cinétique et investigations de l'intensité du mélange par simulation CFD).
Article
Publié dans : Chemical Engineering Science, Etats-Unis, vol. 195, 23 février 2019, pp. 810-819, ill., bibliogr. (En anglais)
La cémentation gazeuse à basse pression est utilisée pour durcir la surface d’un acier. Ce procédé s’est avéré être une source de pollution considérable en HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques). Certains HAP, comme le benzo[a]pyrène, sont cancérigènes et des activités telles que la maintenance et le nettoyage des fours de cémentation peuvent donc représenter un risque pour les travailleurs. L'exposition professionnelle au cours de ces opérations doit donc être réduite. Le benzène est un marqueur chimique spécifique des HAP et le but de l'étude est de comprendre sa formation. La pyrolyse de l'acétylène a été réalisée expérimentalement dans un réacteur à jet agité en laboratoire, dans des conditions proches de celles rencontrées dans les processus industriels (1173 K et 8 kPa). Les produits de pyrolyse ont été analysés par chromatographie en phase gazeuse (TCD, FID) à la sortie de la zone de réaction. L'influence du temps de séjour dans le réacteur a été étudiée. Un modèle cinétique détaillé supposant un réacteur idéal a été utilisé pour décrire la formation des composés chimiques et valider les données expérimentales. Des simulations CFD ont été effectuées pour caractériser l’hydrodynamique du réacteur en appliquant la théorie du jet libre. Elles ont permis de mieux comprendre les écarts enregistrés entre les expériences et le modèle cinétique.