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Publication :
Performance of multiphase packed-bed reactors and scrubbers on offshore floating platforms: hydrodynamics, chemical reaction, CFD modeling and simulation

bul.contributor.advisor-authkeyLarachi, Faïcal|=01-0814004
bul.contributor.advisor-authkeyTaghavi, Seyed Mohammad|=XX5042605
bul.contributor.author-authkeyMotamed Dashliborun, Amir|=XX5042597
bul.description.provenancespb
bul.identifier.controlNumber1132193818
bul.identifier.lot20180713
dc.contributor.advisorLarachi, Faïcal
dc.contributor.advisorTaghavi, Seyed Mohammad
dc.contributor.authorMotamed Dashliborun, Amir
dc.date.accessioned2018-07-25T22:32:51Z
dc.date.available2018-07-25T22:32:51Z
dc.date.issued2018
dc.date.updated2018-07-25T22:32:50Z
dc.description.abstractLes systèmes flottants de production, stockage et de déchargement (FPSO) ont été introduits dans les secteurs d'exploitation des hydrocarbures offshore en tant qu'outils facilement déplaçables pour l’exploitation de champs de pétrole et de gaz de petites ‘a moyenne tailles ou lorsque ceux-ci sont éloignés des côtes ou en eaux profondes. Ces systèmes sont de plus en plus envisagés pour les opérations de traitement et de raffinage des hydrocarbures à proximité des sites d'extraction des réservoirs sous-marins en utilisant des laveurs et des réacteurs à lit fixe embarqués. De nombreuses études dans la littérature pour découvrir l'hydrodynamique de l'écoulement polyphasiques dans des lits garnis ont révélé que la maîtrise de tels réacteurs continue d’être un défi quant à leur conception /mise à l'échelle ou à leur fonctionnement. De plus, lorsque de tels réacteurs sont soumis à des conditions fluctuantes propres au contexte marin, l'interaction des phases devient encore plus complexe, ce qui entraîne encore plus de défis dans leur conception. Les travaux de recherche proposés visent à fournir des informations cruciales sur les performances des réacteurs à lit fixes à deux phases dans le cadre d'applications industrielles flottantes. Pour atteindre cet objectif, un simulateur de mouvement de navire de type hexapode avec des mouvements à six degrés de liberté a été utilisé pour simuler les mouvements des FPSO tandis que des capteurs à maillage capacitif (WMS) et un tomographe à capacitance électrique (ECT) couplés avec le lit garni ont permis de suivre en ligne les caractéristiques dynamiques locales des écoulements diphasiques. L'effet des inclinaisons et des oscillations de la colonne sur le comportement hydrodynamique des lits garnis biphasiques a été étudié, puis les résultats ont été comparés à leurs analogues terrestres correspondants (colonne verticale immobile). De plus, des stratégies opérationnelles potentielles ont été proposées pour atténuer la maldistribution des fluides résultant des oscillations du lit ainsi que pour intensifier le processus de réactions dans les réacteurs à lit fixe. Parallèlement aux études expérimentales, un modèle Eulérien CFD transitoire 3D a été développé pour simuler le comportement hydrodynamique de lits garnis polyphasiques sous des inclinaisons et des oscillations de colonnes. Enfin, pour compléter le travail expérimental, une étude systématique a été réalisée pour étudier les performances de capture de CO2 à base d'amines d’un laveur à garnissage (en vrac et structuré) émulant une colonne à bord des ...fr
dc.description.abstractFloating production storage and offloading (FPSO) systems have been introduced to offshore hydrocarbon exploitation sectors as readily movable tools for development of small or remote oil and gas fields in deeper water. These systems are increasingly contemplated for onboard treatment and refining operations of hydrocarbons extracted from undersea reservoirs near extraction sites using embarked packed-bed scrubbers and reactors. Numerous efforts in the literature to uncover the hydrodynamics of multiphase flow in packed beds have disclosed that such reactors continue to challenge us either in their design/scale-up or their operation. Furthermore, when such reactors are subjected to marine conditions, the interaction of phases becomes even more complex, resulting in further challenges for design and scale-up. The proposed research aims at providing important insights into the performance of two-phase flow packed-bed reactors in the context of floating industrial applications. To achieve this aim, a hexapod ship motion simulator with six-degree-of-freedom motions was employed to emulate FPSO movements while capacitance wire mesh sensors (WMS) and electrical capacitance tomography (ECT) coupled with the packed bed scrutinized on-line and locally the two-phase flow dynamic features. The effect of column tilts and oscillations on the hydrodynamic behavior of multiphase packed beds was investigated and then the results were compared with their corresponding onshore analogs. Moreover, potential operational strategies were proposed to diminish fluid maldistribution resulting from bed oscillations as well as for process intensification of heterogeneous catalytic reactions in packed-bed reactors. In parallel with the experiment studies, a 3D transient Eulerian CFD model was developed to simulate the hydrodynamic behavior of multiphase packed beds under column tilts and oscillations. Ultimately, a systematic experimental study was performed to address the amine-based CO2 capture performance of packed-bed scrubbers on board offshore floating vessels/platforms. Apart from gaining a comprehensive knowledge on the influence of translational and rotational movements on multiphase flows in porous media, oil and gas sectors and ship industry would benefit from the results of this work for design and scale-up of industrial reactors and scrubbers.en
dc.description.abstractUnité flottante de production, de stockage et de déchargement
dc.format.extent1 ressource en ligne (xxix, 364 pages)
dc.identifier.bacTC-QQLA-34604
dc.identifier.other34604
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/20.500.11794/30439
dc.languageeng
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.subject.classificationTP 7.5 UL 2018
dc.subject.rvmRéacteurs à lit fixefr_CA
dc.subject.rvmHydrodynamiquefr_CA
dc.subject.rvmMécanique des fluides -- Modèles mathématiquesfr_CA
dc.subject.rvmRéactions chimiquesfr_CA
dc.subject.rvmStructures offshorefr_CA
dc.titlePerformance of multiphase packed-bed reactors and scrubbers on offshore floating platforms: hydrodynamics, chemical reaction, CFD modeling and simulationen
dc.typethèse de doctorat
dc.type.legacyCOAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctoratfr
dcterms.publisher.locationQuébec
dspace.accessstatus.time2024-03-20 18:16:47
dspace.entity.typePublication
etdms.degree.grantorUniversité Lavalfr_CA
etdms.degree.nameThèse. Génie chimiquefr_CA
relation.isAdvisorOfPublication42d56bda-194b-42e5-abd8-4e09e02b83f7
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