Réacteurs de pyrolyse

Table des matières

Remerciements
Résumé
Summary
Liste des abréviations
Nomenclature
Introduction générale
Chapitre 1 Etude bibliographique
I. Conversion thermochimique de la biomasse végétale
1. La biomasse végétale
2. Procédés de conversion thermochimiques
II. Production de bio-huiles par pyrolyse flash
1. Le réacteur de pyrolyse flash à lit fluidisé
2. Conditions opératoires de la pyrolyse flash
3. Propriétés physico-chimiques et compositions chimiques des bio-huiles
4. Valorisation des bio-huiles
III. Etat de l’art des procédés de désoxygénation des bio-huiles
1. Procédés de désoxygénation des bio-huiles
2. Catalyseurs de craquage catalytique
IV. Vers la catalyse des mécanismes primaires de pyrolyse
1. Distinguer les mécanismes primaires et secondaires de pyrolyse
2. Pyrolyse de biomasse imprégnée : vers la catalyse des mécanismes primaires
V. Positionnement du sujet de thèse
Chapitre 2 Matériel et Méthodes
I. Préparation des matériaux catalytiques
1. Préparation de la biomasse imprégnée
2. Préparation de catalyseurs supportés sur charbons actifs
II. Réacteurs de pyrolyse
1. Réacteur tubulaire à lit fixe
2. Réacteur à lit fluidisé
3. Analyse thermogravimétrique
III. Conversion de molécules modèles sur lit fixe catalytique
1. Schéma et principe de fonctionnement
2. Protocole expérimental
IV. Caractérisation de la biomasse et des produits de pyrolyse
1. Caractérisation des solides : biomasse et charbon
2. Analyse des bio-huiles
3. Analyse des gaz : chromatographie en phase gazeuse et analyseur de combustion
Chapitre 3 Effet catalytique de sels métalliques imprégnés dans la biomasse sur les mécanismes primaires de pyrolyse flash
I. Caractérisation des biomasses imprégnées avec des sels de nitrates métalliques
II. Comportement thermique de biomasse imprégnée avec des sels de nitrate en ATG
1. Etat de l’art : décomposition thermique des sels de nitrate
2. Comportement thermique de la biomasse imprégnée : influence des produits de
décomposition des nitrates
III. Pyrolyse de biomasse imprégnée en lit fixe : effet catalytique des sels de nitrates sur les mécanismes primaires
1. Influence des sels de nitrates imprégnés sur les rendements de pyrolyse
2. Décomposition des sels de nitrates au sein des charbons de pyrolyse
3. Influence de la nature du précurseur catalytique sur les mécanismes primaires de dépolymérisation et de fragmentation
4. Conclusion partielle
IV. Pyrolyse de biomasse imprégnée en lit fluidisé
1. Imprégnations complémentaires
2. Effet catalytique des sels imprégnés sur les mécanismes de pyrolyse
3. Influence des sels métalliques imprégnés sur la désoxygénation de la fraction organique des bio-huiles
V. Conclusion
Chapitre 4 Craquage catalytique des vapeurs de pyrolyse flash sur catalyseur supporté sur charbon
I. Caractérisation des catalyseurs
II. Conversion catalytique de molécules modèles
1. Conversion de l’acide acétique
2. Conversion du guaiacol
3. Conclusion partielle
III. Conversion catalytique de vapeurs de pyrolyse générées dans un réacteur à lit fluidisé
1. Rendements des essais de craquage catalytique
2. Influence du catalyseur sur la désoxygénation de la fraction organique
3. Influence du catalyseur sur la composition des bio-huiles
IV. Conclusion
Chapitre 5 Etude de faisabilité de l’intégration du craquage catalytique dans la filière d’hydrodésoxygénation des bio-huiles pour produire des biocarburants
I. Description de la filière de référence et de la filière intégrant le craquage catalytique
1. Présentation de la filière de référence
2. Présentation de la filière intégrant le craquage catalytique
II. Modélisation de l’intégration du craquage catalytique dans une filière de production de biocarburants
1. Cadre de l’étude
2. Modélisation des flux de matières
3. Evaluation économique des deux filières
III. Proposition d’une méthode de détermination des conditions de viabilité d’une filière intégrant le craquage catalytique
1. Présentation de la méthode
2. Exemples d’application
3. Application de la méthode à des cas extrapolés
IV. Conclusion
Conclusion générale et perspectives
Références bibliographiques
Annexe A : Les réacteurs de pyrolyse flash à cône rotatif et de pyrolyse ablative
Annexe B : Méthode de construction des courbes de niveaux de densité énergétique sur un diagramme de Van Krevelen
Annexe C : Structure cristalline et activité catalytique des zéolithes
Annexe D : Détermination du temps de séjour des vapeurs de pyrolyse dans le réacteur à lit fluidisé
Annexe E : Dimensionnement de l’étage de condensation en sortie du réacteur lit fluidisé
différentes configurations
Annexe F : Comparaison des caractéristiques des réacteurs de pyrolyse à lit fixe et à lit fluidisé
Annexe G : Détermination du taux de récupération des métaux dans les charbons par pyrolyse de biomasse imprégnée
Annexe H : Identification du LAC à partir de son spectre MS
Annexe I : Détermination des taux de conversion de l’acide acétique et du guaiacol en présence de zéolithes
Annexe J : Détermination du taux de conversion de l’acide acétique avec les catalyseurs Ce/Cnorit et Mn/Cnorit : influence de la température
Annexe K : Essai complémentaire de désorption des espèces piégées dans le catalyseur Ce/Cnorit après un essai de craquage catalytique
Annexe L : Méthode de calcul du coût de l’HDO (KHDO)
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des équations