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Dissertations / Theses on the topic 'Réacteur catalytique'
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Abusaloua, Ali. "Réacteur catalytique membranaire pour le traitement d'effluents liquides." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00703265.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d'effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L'optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l'oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d'accroître l'efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifs.
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Carreira, Ferreira Sonia. "Modélisation du transport intragranulaire dans un réacteur catalytique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1002/document.
Full textAbstract:
L'activité chimique des catalyseurs a longuement été le coeur des travaux R&D, conduisant à une influence accrue des limitations diffusionnelles internes. Il est donc important de quantifier et modéliser ces limitations dans le but d'optimiser la conception et les performances des catalyseurs.Dans le cadre de notre projet, en s'appuyant sur une approche de Monte Carlo, des réseaux aléatoires en 2D ou 3D, constitués par des pores cylindriques interconnectés, sont générés de façon à reproduire la porosité, la surface spécifique et le volume poreux des supports d'alumine-gamma. Cet outil est capable de générer des réseaux jusqu'à 18000×18000 noeuds en 2D et 600×600×600 en 3D et contenant 2 milliards de pores. Seulement 4s sont nécessaires à la génération de réseaux 2D carré en 200x200.Un modèle 1D du transport de matière est utilisé à l'échelle du pore en supposant une diffusion fickienne. La diffusion peut être simulée dans des réseaux de taille jusqu'à 200×200. La confrontation des tortuosités simulées aux données de la littérature montre un bon accord. Cependant, la comparaison avec les valeurs expérimentales issues d'études par chromatographie inverse, montre des valeurs expérimentales plus élevées, probablement dû à la présence de deux niveaux de porosité.L'algorithme a par conséquent été modifié afin de générer des réseaux à deux niveaux de porosité et ainsi, reproduire les propriétés texturales et de transfert de matière d'une alumine. Pour un réseau 2D périodique en 100×100, concernant les propriétés texturales, des erreurs relatives inférieures à 10% ont été obtenues. De plus, des tortuosités comparables ont été estimés, 2.34 pour 2.40 expérimentalementThe chemical activity of catalysts has long been the core of R&D studies, leading to an increased influence of internal diffusion limitations. It is therefore important to model and quantify these mass transfer limitations in order to optimize catalyst design and increase performance.In the framework of our project, 2D or 3D pore networks, constituted by interconnected cylindrical pores, are randomly generated by a Monte Carlo approach to reproduce the porosity, specific surface area and pore volume of gamma-alumina supports. A highly efficient tool, capable of generating 2D networks of 18000×18000 and 600×600×600 nodes in 3D, containing up to 2 billion pores. Only 4s are required to generate 2D networks of size 200x200.Mass transfer is simulated by the 1D Fick’s diffusion model within each pore of the network. 200×200 networks, containing up to 80,000 pores, can be simulated. The confrontation of the calculated tortuosities as a function of porosity, to theoretical correlations shows a good agreement. However, when comparing with experimental values from fixed-bed tracer experiments obtained for different gamma-alumina pellets, actual aluminas exhibit higher tortuosities, probably due to the organisation of the porous structure in two levels.Hence, by modifying the developed model to generate two-level networks, we have been able to reproduce both textural and diffusion properties of one alumina. Taking a 2D periodic network of size 100×100 and concerning the textural properties, relative errors less than 10% were obtained. In addition, a good agreement was found for the tortuosity values, 2.34 against the experimental value of 2.40
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Bang, Woong. "Le gazosiphon agité : un nouveau réacteur catalytique triphasique." Toulouse, INPT, 1996. http://www.theses.fr/1996INPT008G.
Full textAbstract:
En vue d'une utilisation a tres faible debit de gaz pour des reactions lentes, le reacteur a gazosiphon interne classique (a tube concentriques) est modifie par addition d'un systeme d'agitateur mecanique dans la partie inferieure de la conduite ascendante, dans laquelle est injecte le gaz. Un tel reacteur mixte est etudie: du point de vue hydrodynamique: retention globale du gaz et retention locales dans les zones montantes (riser) et descendante (downcomer) ; vitesse de circulation et dispersion axiale du liquide. Du point de vue transfert gaz-liquide, avec comme dans la partie precedente diverses concentrations de particules de catalyseur (alumine) et diverses concentrations de glucose en solution aqueuse. Du point de vue reacteur catalytique, par suivi d'une reaction d'oxydation du glucose en acide gluconique sur catalyseur pd/al203 a diverses pressions partielles d'oxygene et diverses vitesses de gaz injecte. Les resultats montrent des effets contrastes de l'apport de l'agitation mecanique qui augmente les retentions dans les deux zones du gazosiphon, mais plutot cote descendant, ce qui se traduit par une vitesse de circulation du liquide moindre que prevu par l'addition des deux vitesses, gazosiphon seul et agitation seule. Au niveau transfert, au contraire, l'addition des deux effets est bien retrouvee et l'agitation intense permet un gain de transfert tres important a faible vitesse de gaz, grace a une reduction de taille des bulles qui sont, de plus, reaspirees dans la zone descendante. Le reacteur triphasique realisant l'oxydation du glucose a ph constant est convenablement modelise a partir d'une cinetique de type langmuir hinschelwood generalisee a des concentrations variables en oxygene et en incluant la limitation du transfert gaz-liquide pour diverses conditions de debit de gaz et de vitesse d'agitation
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Abusaloua, Ali. "Réacteur catalytique membranaire pour le traitement d’effluents liquides." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10122/document.
Full textAbstract:
L’objectif de cette étude portait sur la mise en œuvre de réacteur catalytique membranaire pour une application dans le traitement d’effluents liquides contaminés par des polluants organiques. Des phases catalytiques ont été déposées au sein des structures poreuses par différentes techniques afin de bien maîtriser la localisation des phases actives. L’optimisation des conditions opératoires a ensuite été réalisée. Ces matériaux sont actifs pour l’oxydation de polluants présents dans les effluents liquides et la configuration en mode contacteur a permis d’accroître l’efficacité et la stabilité des phases catalytiques pour ces réactions de dégradation grâce à un meilleur contact entre les réactifs et les sites actifsThe aim of this study was to evaluate catalytic membrane reactor for wet oxidation efficiencies of pollutants in waste water. In a first part, we have prepared catalytic membrane using several techniques of deposition in order to well control the position of the active phase in the porous structure. After optimisation of the experimental parameters, the study of pollutant degradation has showed that catalytic membrane reactor, in contactor configuration present highest efficiency than conventional reactor due to optimized contacts between reactants and active sites
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Rival, Olivier. "Aromatisation du méthane dans un réacteur catalytique à membrane." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0018/MQ55879.pdf.
Full text
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Tayakout, Mélaz. "Modélisation et étude expérimentale d'un réacteur à membrane catalytique." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO10276.
Full textAbstract:
Les reactions de deshydrogenations sont thermodynamiquement equilibrees et le reacteur a membrane catalytique (rmc) devrait, d'apres la litterature, permettre le deplacement de cet equilibre. Notre objectif est de verifier avec une modelisation et des experiences le bien-fonde des travaux anterieurs. Les pores catalytiques etant consideres comme des micro-reacteurs, les parametres de fonctionnement sont l'alimentation en reactif et un rapport analogue au module de thiele. L'etude de ces points par une modelisation peut caracteriser l'interaction transport/reaction. Le modele etabli se traduisant par un systeme d'equations aux derives partielles non lineaires, nous avons procede a une etude numerique en utilisant deux methodes en vue soit d'une optimisation soit de l'estimation des parametres. Ces parametres sont les coefficients de diffusion effectifs des constituants dans la membrane. Une methode originale d'estimation est proposee. La reaction de deshydrogenation du cyclohexane est choisie comme application. Le modele etabli, une fois valide, permet une serie de simulations qui montre que l'equilibre thermodynamique ne peut etre deplace pour la configuration du co-courant. Les auteurs dans la litterature n'observent pas de deplacement de l'equilibre thermodynamique mais un depassement de la conversion a l'equilibre d'un lit fixe dont l'alimentation est egale a celle du compartiment du rmc ou le reactif est introduit
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Wehbe, Najah. "Dénitratation de l'eau potable en réacteur catalytique membranaire et photocatalytique." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00379384.
Full textAbstract:
Ce travail est consacré à l'étude de la réduction des nitrates dans différents types de réacteurs (agité, photocatalytique et membranaire). Le catalyseur efficace pour cette réduction est un catalyseur bimétallique comportant un métal noble comme le Pd qui est associé à un métal promoteur tel que le Cu. Ce type de catalyseur déposé sur TiO2 pulvérulent a été étudié en réacteur conventionnel agité et a montré une activité catalytique comparable à la bibliographie. Le même réacteur soumis à un rayonnement UV a permis d'obtenir des performances plus élevées. En présence d'acide formique, qui joue le rôle d'agent sacrificiel, une sélectivité nulle en nitrites a été obtenue. Pour l'étude en réacteur contacteur membranaire, plusieurs membranes ont été préparées. Différents supports ont été étudiés : alumine et oxyde de titane, ainsi que trois diamètres de pores : 5, 10 et 25 nm. Deux configurations ont été mises en oeuvre : le mode interfacial qui a montré une activité limitée, et le mode traversé. Les performances de ce dernier indiquent un comportement inattendu. Sur les membranes de faible diamètre de pores, un effet de polarisation de concentration a été mis en évidence. Ce phénomène se traduit par une accumulation des ions dans les mésopores catalytiques, qui entraîne une augmentation de l'activité quand le débit transmembranaire augmente, c'est-à-dire quand le temps de contact diminue
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Heng, Samuel. "Réacteur catalytique membranaire pour le traitement de l'eau par ozonation." Montpellier 2, 2006. http://www.theses.fr/2006MON20128.
Full textAbstract:
Un réacteur membranaire innovant comportant une double enveloppe a été conçu et testé pour le traitement de l'eau par ozonation. Le couplage d'une séparation membranaire avec l'ozonation dans un même réacteur a permis d'améliorer considérablement la dégradation du polluant organique modèle sélectionné, tout en évitant le colmatage de la membrane zéolithe. Parallèlement, une méthode originale a été mise au point pour éliminer, par ozonation, le template obstruant les pores des membranes zéolithes. Cette méthode permet l'obtention de membranes de qualité supérieure par rapport aux méthodes classiques. Par ailleurs, des catalyseurs reportés dans la littérature comme étant catalytiquement actifs pour l'ozonation ont été préparés et testés. Les résultats montrent que l'alumine gamma et les catalyseurs supportés de ce type ne sont pas vraiment des catalyseurs. L'amélioration de l'abattement du polluant serait due en majorité à l'adsorption des produits de dégradation par le supportA novel double membrane reactor was constructed and tested for continuous water and wastewater treatment by ozonation. The coupling of membrane separation and ozonation in the same reactor was found to significantly enhance the degradation of the selected model organic pollutant, while preventing fouling of the zeolite membrane. In parallel, an original ozonation method has been developed for removing the organic template from the zeolite membrane pores. This low temperature activation method results in higher quality membranes compared to traditional activation methods. Additionally, catalysts commonly reported in the literature to be active for ozonation were prepared and tested. The results demonstrated that gamma alumina and alumina supported catalysts do not have a real catalytic activity. The observed enhancement of organic removal during catalytic ozonation is mainly due to the contribution of adsorption and possibly to metal leaching from the catalyst
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Durupt, Nicolas. "Etude de la réduction catalytique du nitrate d'uranyle par l'hydrogène : dimensionnement d'un réacteur triphasique." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT021G.
Full textAbstract:
L'étude cinétique de la réductin du nitrate d'uranyle en nitrate uraneux par l'hydrogène en milieu acide sur catalyseur de platine a mis en évidence un changement des ordres réactionnels apparents en cours de réaction. Cette modification de la cinétique dépend du rapport de concentrations entre les ions uranyle et l'hydrogène dissous. Elle correspond vraisemblablement à un changement de réaction limitante dans le mécanisme catalytique. Ces phénomènes sont cependant influencés par les transferts de matière interne et externe liquide/solide. Le modèle cinétique en deux parties, qui a été établi, inclut ces limitations diffusionnelles. L'étude hydrodynamique d'un réacteur gazosiphon, destiné à la mise en oeuvre de cette réaction, a permis d'analyser l'évolution du taux de rétention gazeuse, de la vitesse du liquide, de la répartition du solide et du coefficient de transfert gaz/liquide en fonction de différents paramètres. A partir d'une modélisation du gazosiphon incluant l'hydrodynamique et la cinétique chimique, des simulations ont montré que le transfert gaz/liquide est fortement limitant. Dès lors, le débit de gaz, la pression ou la hauteur de la partie escendante sont les seules caractéristiques qu'il est intéressant de modifier pour atteindre l'objectif industriel de 95% de taux de conversion.
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Roques, Yves. "Caractérisation hydrodynamique d'un réacteur fluidisé ultra-rapide." Paris 6, 1994. http://www.theses.fr/1994PA066689.
Full textAbstract:
Le pilote d'ultra-pyrolyse de l'universite de western ontario, un reacteur fluidise circulant descendant ultra-rapide, a ete modifie afin de pouvoir y realiser des reactions de craquage catalytique. Une alimentation gravitaire des solides a ete construite. Le debit des solides est controle par un orifice et par la pression au sommet du reservoir de solides. Une etude experimentale a montre que sur une echelle de temps de 1 s, ce debit est stable. L'utilisation d'un pigment phosphorescent a permis de mesurer la distribution de temps de sejour des solides dans une maquette froide, copie a l'echelle 1 du pilote. Grace a cette technique, nous avons montre qu'une meilleure repartition des solides dans la section d'entree du systeme, ainsi qu'une vitesse d'injection du gaz elevee augmentent le temps de sejour moyen des solides dans le reacteur et favorisent le contact entre la charge et le catalyseur. Lorsque la vitesse des gaz est elevee dans le systeme, les solides y restent plus longtemps que les gaz. La vitesse de gaz necessaire pour obtenir une vitesse de glissement globalement nulle differe suivant les conditions d'alimentations du gaz et des solides. Le melangeur apparait etre un element important du systeme. Les resultats des mesures hydrodynamiques de cette etude seront employes pour estimer la conversion d'une reaction test qui sera effectuee sur le pilote afin d'etudier plus precisement le contact gaz solide
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Gobeau, Nathalie. "Modélisation d'un écoulement gaz-solide dans le riser d'un réacteur catalytique." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1998. http://www.theses.fr/1998ECDL0033.
Full textAbstract:
Ce travail, réalisé au laboratoire de mécanique des fluides et d'acoustique de l'Ecole Centrale de Lyon en collaboration avec le centre de recherche d'ELF à Solaize (Rhône), a pour objet l'étude de la modélisation de l'écoulement au sein d'un riser, partie du réacteur chimique ou a lieu le craquage catalytique du pétrole en l'absence de réaction chimique, à pression et température ambiantes. En premier lieu sont exposés les enjeux industriels, les principaux mécanismes physiques puis les différents types de modélisation des écoulements diphasiques, en insistant sur les modèles gaz-solide à deux fluides, plus adaptés au cas d'un écoulement relativement dense en particules et aux géométries complexes. Un modèle empirique et un modèle inspiré de la théorie cinétique des gaz faisant intervenir une température granulaire représentant l'énergie d'agitation des particules sont implantés dans le code de calculs commercial phoenics. Des simulations numériques sont réalisées sur un canal plan, puis analysées. Le modèle empirique dépend des constantes et de la géométrie du problème. Le modèle à température granulaire montre un comportement qualitatif satisfaisant. Toutefois l'intégration de mécanismes supplémentaires tels que la modification de la turbulence par les particules devrait permettre d'améliorer les résultats quantitativement. Le dernier chapitre concerne l'étude numérique consacrée plus spécifiquement aux rôles encore mal connus de la turbulence et des collisions entre particules sur la dispersion de celles-ci. Les structures turbulentes cohérentes dans un canal tridimensionnel vertical sont reconstruites à l'aide de la méthode p. O. D. , sans tenir compte de l'influence des particules. Un programme gérant les collisions a été mis au point pour le suivi lagrangien des particules. La dispersion de paires de particules subissant une collision est étudiée et comparée au cas où la collision est négligée.
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Medeiros, de Lima Filho Nelson. "Hydrogénolyse catalytique d'amidon de maïs en réacteur gaz-liquide-solide mécaniquement agité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL042N.
Full textAbstract:
L’objectif de notre recherche est d'une part, l'approfondissement des connaissances hydrodynamiques et de transfert gaz-liquide d'un réacteur triphasé mécaniquement agité et d'autre part, la recherche des conditions optimales des réactions d'hydrogénolyse catalytique du glucose et de l'amidon. Les caractéristiques hydrodynamiques et du transfert gaz-liquide sont obtenues à l'aide de méthodes physiques en régime dynamique. Les paramètres étudiés sont: le débit gazeux, la vitesse d'agitation et la pression totale. Les grandeurs déduites sont: l'état du macro-mélange, le taux de rétention de la phase gazeuse et la conductance globale du transfert gaz-liquide. L’hydrogénolyse directe d'une suspension aqueuse d'amidon avec un catalyseur à base ruthénium imprégné sur charbon actif peut être effectuée en présence d'acide acétique. La sélectivité de la transformation en glycérol et diols dépend du cation associe à l'ion acétate. Les meilleurs résultats sont obtenus pour les cations calcium et sodium associé à l'ion acétate. Une addition supplémentaire d'hydroxyde de calcium est également favorable. Toutefois, dans les conditions opératoires étudiées, le catalyseur au ruthénium reste peu sélectif et il conduit en parallèle à la formation d'acides organiques. Enfin, l'hydrogénolyse directe de l'amidon, en présence d'acide acétique, peut être modélisée convenablement à l'aide d'un modèle cinétique phénoménologique ou les quatre étapes réactionnelles sont du 1er ordre
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Urmès, Caroline. "Expérimentation et modélisation dynamiques de réacteurs catalytiques : vers une meilleure description du processus catalytique." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1226/document.
Full textAbstract:
L'étude cinétique d'une réaction catalytique permet une meilleure compréhension du mécanisme réactionnel et du fonctionnement du catalyseur. Elle est nécessaire pour le dimensionnement des réacteurs et des procédés. Les modèles micro-cinétiques sont constitués d'une séquence d'étapes élémentaires sans hypothèses sur les étapes cinétiquement déterminantes. Ces modèles sont applicables sur des plages de conditions opératoires plus larges que celles des modèles plus classiques de type Langmuir-Hinshelwood (LH) ou d'Hougen-Watson. Lorsqu'ils sont implémentés dans un modèle de réacteur, ils permettent d'obtenir une plus grande précision vis-à-vis du dimensionnement du catalyseur et du réacteur. Cependant, cette approche nécessite un nombre d'expériences plus élevé pour estimer les nombreux paramètres cinétiques qui le constituent. Ce travail de thèse porte sur le développement de modèles micro-cinétiques de systèmes catalytiques en exploitant les informations obtenues lorsque le catalyseur fonctionne en régime transitoire. En effet, l'expérimentation en régime transitoire, en comparaison avec celle classiquement réalisée en régime stationnaire, permet d'accéder à plus d'informations par une meilleure sensibilisation des réactions mises en jeu. Les études cinétiques en régime permanent sont plutôt adaptées pour des modèles cinétiques globaux qui considèrent un nombre limité d'étapes cinétiquement déterminantes (en général une seule). De ce fait, la compréhension du mécanisme réactionnel [1], la connaissance du nombre de types de sites actifs mis en jeu ou encore la détermination des vitesses de réaction des étapes élémentaires restent imprécises. Afin d'accéder aux différentes vitesses de réaction des étapes élémentaires, il est nécessaire de réaliser un grand nombre d'expériences en régime permanent, ce qui est très coûteux en temps et en argent. L'expérimentation en régime transitoire est donc une alternative qui permet d'accéder à des informations cinétiques détaillées dans un délai plus rapide. Cependant, l'interprétation des expériences est plus fastidieuse puisqu'elle nécessite le développement de modèles dynamiques de réacteur. Ces études consistent à réaliser des perturbations sous forme de pulses, d'échelons ou bien d'oscillations périodiques d'un certain nombre de paramètres d'état tels que la concentration des réactifs, la pression ou encore la température. Dans ces travaux, des oscillations périodiques de concentration sont réalisées en entrée de réacteur. Ce choix permet de réaliser des variations autour de l'état stationnaire, dans des conditions proches des celles utilisées dans l'industrie. La mise en place et la validation de cette méthodologie ont été réalisées pour un système catalytique réactionnel d'intérêt industriel : l'hydrogénation sélective de l'acétylène. Cette réaction a lieu en phase gaz au contact d'un catalyseur solide et présente l'avantage de mettre en jeu peu de composés facilement analysables. Une voie importante pour la production d'éthylène est le vapocraquage. L'éthylène produit par ce procédé contient de faibles quantités d'acétylène qu'il faut éliminer car il constitue un poison pour les procédés catalytiques en aval. Cette élimination se fait par l'hydrogénation sélective de l'acétylène, en présence d'éthylène, en employant un catalyseur à base de palladium. C'est une réaction rapide dont le mécanisme réactionnel n'est pas encore complètement connu.La cinétique transitoire permet non seulement d'étudier les réactions chimiques mais également de caractériser le transport des réactifs et des produits, de l'échelle du lit catalytique à l'échelle des pores du catalyseur. Un modèle de réacteur incluant un modèle cinétique a été développé pour expliquer les données expérimentales obtenues sur un réacteur pilote. Des manipulations en régime transitoires et une modélisation dynamique de l'unité pilote incluant un modèle micro-cinétique sont réalisées [etc...]Kinetic experiments performed under stationary conditions mainly give information on the rate determining step. Numerous experiments must be done to estimate a limited number of parameters. Unsteady-state experiments, on the other hand, give more detailed information about the kinetics of the different elementary steps with a small number of experiments. In order to work under dynamic conditions, a perturbation of a process variable (concentration, pressure, temperature, etc.) is introduced at the reactor entrance (pulse, step, oscillation ...). This study explores periodic sinusoidal variations of the flow to obtain kinetics for heterogeneous catalytic processes. The kinetic information is contained in the phase lag and the gain change of the oscillations. The oscillations can be kept small and can be performed around steady-state operation, thus studying the kinetics under relevant conditions. First a model able to directly estimate the gain and phase lag has been created. Secondly, simple cases of adsorption have been performed in order to validate the model and to test the experimental set up. To finish, the approach has been applied to the selective hydrogenation of acetylene. Kinetic modeling was carried out in both stationary and dynamic conditions in order to compared the two methodologies
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Fernandes, Hipolito Ana. "Étude des phénomènes de transport dans un réacteur catalytique pilote de type filaire." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00733810.
Full textAbstract:
L'extrapolation des réacteurs catalytiques nécessite l'acquisition des données cinétiques sur des réacteurs à petite échelle dans les conditions opératoires industrielles. Le critère de dimensionnement utilisé lors de la réduction d'échelle est la conservation de la vitesse volumique horaire, ce qui conduit à des vitesses de circulation très faibles dans les réacteurs pilotes à lit-fixe. A ces vitesses, les flux de transfert de matière externes peuvent devenir limitant par rapport au flux de réaction. Dans ce contexte, une nouvelle géométrie de réacteur a été imaginée pour intensifier les transferts de matière et chaleur et pour augmenter les vitesses de circulation des fluides : le réacteur "filaire". Il s'agit d'un réacteur dont le diamètre est égal ou proche de celui des grains de catalyseur et avec un ratio longueur sur diamètre très élevé. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser ce réacteur en termes d'hydrodynamique et de transferts de matière externes pour définir ses limites d'utilisation. En écoulement diphasique, ce réacteur est relativement piston et la rétention liquide est élevée, ce qui permet d'assurer un mouillage total du catalyseur. En ce qui concerne les vitesses des transferts de matière externe, celles-ci sont proches de celles d'un réacteur agité avec panier et sont supérieures à celles caractéristiques d'un réacteur pilote à lit-fixe conventionnel. Cette observation est liée à l'augmentation des vitesses locales du liquide et à la présence d'un écoulement du type Taylor modifié. En conclusion, le réacteur "filaire" constitue une alternative efficace aux réacteurs pilotes à lit-fixe pour l'étude de catalyseurs mis en forme.
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Fernandes, Hipolito Ana Isabel. "Étude des phénomènes de transport dans un réacteur catalytique pilote de type filaire." Thesis, Lyon 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LYO10285/document.
Full textAbstract:
L’extrapolation des réacteurs catalytiques nécessite l’acquisition des données cinétiques sur des réacteurs à petite échelle dans les conditions opératoires industrielles. Le critère de dimensionnement utilisé lors de la réduction d’échelle est la conservation de la vitesse volumique horaire, ce qui conduit à des vitesses de circulation très faibles dans les réacteurs pilotes à lit-fixe. A ces vitesses, les flux de transfert de matière externes peuvent devenir limitant par rapport au flux de réaction. Dans ce contexte, une nouvelle géométrie de réacteur a été imaginée pour intensifier les transferts de matière et chaleur et pour augmenter les vitesses de circulation des fluides : le réacteur "filaire". Il s’agit d’un réacteur dont le diamètre est égal ou proche de celui des grains de catalyseur et avec un ratio longueur sur diamètre très élevé. Le principal objectif de cette thèse est de caractériser ce réacteur en termes d’hydrodynamique et de transferts de matière externes pour définir ses limites d’utilisation. En écoulement diphasique, ce réacteur est relativement piston et la rétention liquide est élevée, ce qui permet d'assurer un mouillage total du catalyseur. En ce qui concerne les vitesses des transferts de matière externe, celles-ci sont proches de celles d'un réacteur agité avec panier et sont supérieures à celles caractéristiques d'un réacteur pilote à lit-fixe conventionnel. Cette observation est liée à l’augmentation des vitesses locales du liquide et à la présence d'un écoulement du type Taylor modifié. En conclusion, le réacteur "filaire" constitue une alternative efficace aux réacteurs pilotes à lit-fixe pour l’étude de catalyseurs mis en formeSmall size fixed-bed reactors are a common choice for testing industrial supported catalyst under industrial operating conditions. The most common criterion for reactor’s scale-down is based on the conservation of the liquid hourly space velocity which leads to a very low fluid flow velocity at the laboratory scale. Under these conditions, the external mass transfer flux can become the limiting step of the process. In this context, a new reactor geometry was proposed to intensify mass and heat transfers and to increase fluid flow velocities: the single pellet string reactor. This reactor is composed of a tube with an internal diameter close to that of the catalyst particles and with a high length over diameter ratio. The main goal of this thesis is to characterise the hydrodynamic and external mass transfer performances of this new reactor in order to define its application domain. In two-phase gas-liquid flow, the reactor flow is plug flow and the liquid hold-up values are high, which insures a complete wetting of the catalyst particles. The mass transfer coefficients were quantified and the measured rates are much higher than those observed in conventional pilot fixed-bed reactors, which can be explained by the increased local liquid velocities and by the modified Taylor flow regime. Catalytic tests with a very fast model reaction revealed that the external mass transfer performances of the single pellet string reactor are close to those measured in a stirred tank reactor equipped with a catalytic basket. In conclusion, the single pellet string reactor represents a new and efficient alternative to fixed-bed pilot reactors to study shaped catalysts
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Sahban-Kifani, Fatima. "Étude et modélisation d'un réacteur catalytique triphasé Verlifix en vue de son optimisation." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD080.
Full text
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Osuna, Sanchez Hector. "Étude et modélisation d’un réacteur de production d‘hydrogène par décomposition catalytique du méthane." Lyon 1, 2005. http://www.theses.fr/2005LYO10028.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est l'étude de la faisabilité d'un procédé de production d'hydrogène sans monoxyde de carbone par craquage catalytique du méthane en mode de fonctionnement périodique. Le catalyseur (Pt/CeO2/Al2O3) est disposé dans un lit fixe à l'intérieur d'un réacteur tubulaire. Trois catalyseurs ont été testées et comparées. Le fonctionnement périodique se compose de deux étapes. La première étape consiste à injecter du méthane produisant de l'hydrogène et accumulant des espèces carbonées dans le support par un phénomène de transfert entre le platine et la cérine (CeO2). Cette étape entraîne une désactivation du catalyseur. La deuxième étape consiste à régénérer le catalyseur par élimination des espèces carbonées adsorbées au moyen d'une oxydation sous air. Le montage a permis de réaliser des tests avec environ 25 g de catalyseur (hauteur de lit, 25 cm; diamètre interne du tube, 1 cm). Les débits de gaz sont de l'ordre de 1 NL/min. Les produits gazeux observés sont H2, H2O, CO2 et CO. La taille de grains de catalyseur (300-400 µm) induit une faible perte de charge. Les paramètres influençant la conversion du méthane et le rendement en hydrogène sont: la température de travail, la durée des cycles et le rapport entre les quantités de méthane et d'oxygène injectés. La température du tube et du catalyseur ont été aussi mesurées afin de connaître les gradients thermiques radiaux en vue d'un dimensionnement de réacteur. Les pics de températures observés lors de l'étape de régénération (T ≈ 80 K) déconseillent des diamètres supérieures au centimètre. La production en hydrogène obtenue est faible est les teneurs maximales en CO sont élevées lors de l'étape de craquage, ce qui semble condamner à court terme de procédé. Avec les données obtenues, un modèle cinétique représentant les résultats expérimentaux a été proposé
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Hassnaoui, El Hassan. "Etude mathématique, simulation et contribution à la modélisation d'un réacteur de craquage catalytique." Saint-Etienne, 1992. http://www.theses.fr/1992STET4020.
Full textAbstract:
Dans ce travail, on présente une étude mathématique et numérique d'un modèle décrivant l'évolution des espèces chimiques dans un réacteur de craquage catalytique. Dans une première partie, on présente la modélisation du réacteur. Le modèle présenté fait intervenir une famille d'équations aux dérivées partielles non linéaires de type convection-diffusion-réaction. Dans la seconde partie, on propose une étude mathématique du problème. Dans cette étude, on distingue le cas stationnaire du cas non stationnaire. Pour le premier cas, on a une famille d'équations elliptiques non linéaires. Des résultats d'existence et de régularité de la solution sont obtenus, et sous certaines conditions sur les paramètres cinétiques, un résultat d'unicité est établi. Pour le cas non stationnaire, on a un système d'équations paraboliques non linéaires, des résultats d'existence et d'unicité sont obtenus. Enfin dans la dernière partie, on applique une méthode itérative de linéarisation au problème stationnaire. La convergence de cette méthode est établie. On utilise, ensuite, de façon à obtenir une formulation discrète, un schéma aux différences finies. Quant aux résultats numériques, ils sont compatibles avec les résultats expérimentaux réalisés sur sites industriels
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Fache, Axel. "Power-to-gas : développement d’un réacteur catalytique pour la production de méthane de synthèse." Thesis, Pau, 2019. http://www.theses.fr/2019PAUU3003/document.
Full textAbstract:
Un frein majeur au développement des énergies renouvelables à finalité électrogène réside dans l’inadéquation entre les moments de forte disponibilité des ressources, et les moments de forte demande de la part des consommateurs. Un élément de solution éventuel consisterait à utiliser l’énergie électrique excédentaire, en périodes de surproduction, pour produire du méthane de synthèse (power-to-gas). Cette approche présente l’avantage d’autoriser un lissage à l’échelle des saisons, car le méthane peut être stocké, transporté et utilisé facilement avec les systèmes existants. La réaction de méthanation CO_2+4.H_2⇄CH_4+2.H_2 O, étape clé de la chaine de power-to-gas, peut être réalisée dans un réacteur catalytique à lit fixe refroidi par la paroi. La conception d’un tel réacteur présente des difficultés d’ordre théorique et technologique. Du fait de la forte exothermicité de la réaction, cette dernière tend à être instable (emballement vs. extinction). De plus, la puissance électrique excédentaire varie au cours du temps : le régime de fonctionnement du réacteur (débit de mélange réactif à convertir) doit pouvoir varier en conséquence. L’exigence de fonctionnement dynamique, pour une réaction instable, fait apparaitre des difficultés spécifiques auxquelles ne sont pas confrontés les réacteurs fonctionnant en régime permanent (risque d’emballement transitoire). Dans ce contexte, un projet impliquant le Laboratorie de Thermique, Energétique et Procédés et la start-up industrielle ENOSIS a été mis en place pour contribuer au développement d’un réacteur performant et sûr. Ce projet bénéficie du financement de la région Nouvelle-Aquitaine.Dans la présente thèse, un critère théorique est introduit pour quantifier la marge de sécurité dont bénéficie un réacteur vis-à-vis des instabilités transitoires. Un logiciel est développé pour simuler, au premier ordre, le fonctionnement dynamique d’un réacteur. Cela permet d’illustrer l’optimisation d’un réacteur, en prenant en compte la contrainte de stabilité transitoire. Il est montré que l’utilisation d’un catalyseur dont la dilution est étagée, stratégie connue pour améliorer la sécurité et la performance des réacteurs en fonctionnement permanent, peut se réveler contre-productive en regard de critères transitoires de performance et/ou de sécurité. Une caractéristique clé du fonctionnement intermittent réside dans le temps de démarrage (ou de redémarrage à chaud) de la réaction, lors de l’injection soudaine de réactifs. Aussi, un examen de la durée de (re)démarrage d’un réacteur en fonction de sa température juste avant injection est mené. La relation entre température et vitesse de (re)démarrage se révèle approximativement affine. Dans un second temps, un modèle plus précis est développé et le logiciel correspondant est écrit, afin de distinguer le comportement thermique des grains catalytiques proprement-dits du comportement de grains inertes. Ces derniers, outre leur rôle de diluant, peuvent également présenter des propriétés thermiques dont l’exploitation autoriserait possiblement une stabilisation des transitoires critiques. Aussi, quelques simulations sont lancées sur des configurations de réacteur non-conventionnelles (grains inertes pouvant être chauffés par induction, grains à changement de phase). Les résultats obtenus permettent de mieux appréhender certaines difficultés qui seront à résoudre pour permettre l’utilisation éventuelle de ces technologies disruptives. En complément du travail théorique et numérique, une micro-campagne expérimentale a été menée au sein du Combustion and Catalysis Laboratory de New-York (mise en place d’un dispositif, collecte de premières données en vue d’une validation).En parallèle de ces différents axes de recherche, une solution technologique brevetable (non détaillée dans le présent manuscrit) a également été trouvéeThe development of renewable energy for electricity generation is significantly hindered by the discrepancy between the moments when high amounts of energy are available and the moments when consumers demand most power supply. A prospective solution consists in using electric power surplus to produce synthetic methane, during extra production periods (power-to-gas). This solution would enable to smoothen the electric balance from a season to another, since methane can be easily stored, transported and used in existing devices. The methanation reaction CO_2+4.H_2⇄CH_4+2.H_2 O is a key step in power-to-gas. It can be completed in a fixed-bed wall-cooled reactor. Designing such a reactor leads to theoretical and technological difficulties. Because the reaction is highly exothermic, it tends to be unstable (runaway vs. blow-out). Moreover, power surplus varies over time: the reactor must therefore enable dynamic operation (reactants flow rate variations). Dynamic completion of an unstable reaction leads to specific issues which do not exist for steady-state operating reactors (risk of a transient runaway). In this context, a project involving the Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés and the start-up company ENOSIS has been set up (with the financial support of French region Nouvelle-Aquitaine), to obtain a contribution to the development of a safe and efficient reactor. In the present work, a theoretical criterion is introduced to quantify the safety margin of a reactor towards transient instabilities. A software is developed to perform a simplified simulation of a reactor’s dynamic operation. This simulation tool is used to illustrate the process of optimizing a reactor, taking into account the transient stability constraint. It is shown that using a staggered catalyst dilution – a well known strategy to improve safety and efficiency for steady state operating reactors – can be counter-productive when it comes to transient safety/efficiency criteria. A key characteristic of intermittent operation lies in the start-up time (or warm restart-up time) of the reaction, when reactants are injected sharply. Therefore, we examined the (re)start-up time of a reactor as a function of its temperature just before injection begins. The temperature-(re)start time relation turns out to be nearly linear.Secondly, a more accurate model is developed and the corresponding software is encoded, with the aim of distinguishing the catalytic pellets from the inert pellets, in terms of thermal behavior. Not only do inert pellets play a diluting role, but they can also have specific thermal properties to stabilize critical transient sequences. A few simulations are thus performed on non-conventional reactor configurations (inert grains can be heated by induction, or undergo a phase change). The results provide a better understanding of some difficulties that should be solved before such disruptive technologies could eventually be operational.As a complement to the theoretical and numerical work, a micro experimental campaign is performed in the Combustion and Catalysis Laboratory of New-York (setting-up an experimental device, collecting data for future validation of the simulator).Alongside these lines of research, a patentable technological solution has also been found (not detailed in this manuscript)
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Rolland, Matthieu. "Des limites à la réduction d'échelle en réacteur de test catalytique en lit fixe?" Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10142/document.
Full textAbstract:
Pour des raisons de coûts, les tests de catalyseur mis en forme (billes, extrudés, …) en réacteur est lit fixe sont mis en œuvre dans des réacteurs de plus en plus petits alors que la taille des objets catalytiques ne change pas. L'objet de cette thèse est d'explorer les domaines où la réduction d'échelle conduit à des questionnements nouveaux en termes de physique, répétabilité, représentativité et modélisation. Le document s'articule autour de 5 chapitres : 1) une introduction détaillée du contexte avec un état de l'art sur les réacteurs à lit fixe de petite taille et l'identification des questions en suspens, 2) une réflexion autour de la nature des écoulements gaz-liquide descendant dans des lits fixes quand les forces capillaires ne sont plus négligeables, 3) la présentation d'une méthodologie et d'un critère sur un nombre minimal de grain nécessaire pour limiter les conséquences d'une distribution granulométrique en présence de limitations au transfert interne, 4) l'étude des effets d'empilements aléatoires sur la performance apparente du réacteur, d'abord par un modèle réseau de pores qui décrit assez bien les tendances observées expérimentalement mais manque de capacité de prédiction, puis par simulation numérique directe d'écoulement réactif dans des empilements de 8 cylindres qui montre que les effets d'empilements apparaissent, avec les limitations au transfert externe, quand la diffusion moléculaire transverse n'est pas assez rapide pour compenser les gradients dus à la réaction et à la convection, 5) une conclusion qui résume les critères de conception de réacteurs de tests à petite échelle, et propose des pistes de continuation du travailIn order to lower costs, testing of catalytic pellets (spheres or extrudates) is performed in ever smaller fixed bed reactors whereas catalytic pellet size is unchanged. The object of this thesis is to explore domains where downsizing leads to new questions in terms of physics, repeatability and modeling. The thesis is built in 5 chapters, 1) a detailed introduction of the context and a review of the literature on small fixed bed reactors, 2) a discussion about flow patterns in fixed beds filled with fine powder where capilary effects are not negligible, 3) a presentation of a methodology to assess the impact of sampling small number of pellets out of a non uniform set and results for internally mass transfer limited reactions, 4) a study of the effect of randomness in fixed beds first through a pore network model with a good ability to predict trends but lacking accuracy, then using direct numerical simulation of a reactive flow in fixed beds made of 8 cylinders arranged in several configuration showing that packing effects occur, concurrently with external mass transfer limitations, when cross flow diffusion is not fast enough to level out convection and reaction induced gradients, 5) a conclusion that summarizes design criteria and offers a few perspectives for R&D in downsizing
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Hedayati, Ali. "Production in situ d'hydrogène pur par reformage d'éthanol dans un réacteur catalytique à membrane." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2016. http://www.theses.fr/2016EMNA0246/document.
Full textAbstract:
Dans ce travail, la production in-situ d'hydrogène (pur) à partir de vapo-reformage d’éthanol (ESR) dans un réacteur catalytique à membrane (MR) a été étudiée. Un mélange d'éthanol pur et distillé a été utilisé comme combustible. Le réacteur est constitué d’un catalyseur Pd-Rh/CeO2 et d’une membrane Pd-Ag: l’ensemble est désigné par « reformeur ». Les expériences sur ce reformeur ont été effectuées dans diverses conditions de fonctionnement: température, pression, débit de combustible et rapport molaire de l'eau-éthanol (rapportSC). La performance du réacteur catalytique à membrane (CMR) a été étudiée en termes de facteur de production d'hydrogène théorique, d’efficacité de production de l’hydrogène et de la part d’hydrogène récupérée. L’évaluation thermodynamique du reformeur a été présentée. L'analyse exergétique a été réalisée sur la base des résultats expérimentaux visant non seulement à comprendre la performance thermodynamique du reformeur, mais aussi d'introduire l'application de l'analyse exergétique dans les études CMRs. L'analyse exergétique a fourni des informations importantes sur l'effet des conditions d'exploitation et les pertes thermodynamiques, et a donné lieu à la compréhension des meilleures conditions de fonctionnement. Outre les évaluations expérimentales et thermodynamiques du reformeur, la simulation de la dynamique de la production d'hydrogène (perméation) a été effectuée comme la dernière étape pour étudier l'applicabilité d'un tel système dans le cadre d'une utilisation finale réelle, qui peut être l’alimentation d’une pile à combustible. La simulation présentée dans ce travail est semblable aux ajustements de débit d'hydrogène nécessaires pour régler la charge électrique d'une pile à combustible répondant à des besoins variablesIn this work, in-situ production of fuel cell grade hydrogen (pure hydrogen) via catalytic ethanol steam reforming (ESR) in a membrane reactor (MR) was investigated. A mixture of pure ethanol and distilled was used as the fuel. ESR experiments were carried out over a Pd-Rh/CeO2 catalyst in a Pd-Ag membrane reactor – named as the fuel reformer – at variety of operating conditions regarding the operating temperature, pressure, fuel flow rate, and the molar ratio of water-ethanol (S/C ratio). The performance of the catalytic membrane reactor (CMR) was studied in terms of pure hydrogen production, hydrogen yield, andhydrogen recovery.Thermodynamic evaluation of the CMR was presented as a supplement to the comprehensive investigation of the overall performance of the mentioned pure hydrogen generating system. Exergy analysis was performed based on the experimental results aiming not only to understand the thermodynamic performance of the fuel reformer, but also to introduce the application of the exergy analysis in CMRs studies. Exergy analysis provided important information on the effect of operating conditions and thermodynamic losses, resulting in understanding of the best operating conditions.In addition to the experimental and thermodynamic evaluation of the reforming system, the simulation of the dynamics of hydrogen production (permeation) was performed as the last step to study the applicability of such a system in connection with a real end user, which can be a fuel cell. The simulation presented in this work is similar to the hydrogen flow rate adjustments needed to set the electrical load of a fuel cell, if fed on line by the studied pure hydrogen generating system
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Mascarade, Jérémy. "Étude phénoménologique et modélisation d'un réacteur catalytique à membrane pour la valorisation d'eau tritiée." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2015. http://oatao.univ-toulouse.fr/14497/1/mascarade.pdf.
Full textAbstract:
Le tritium est un radioélément produit par fission ternaire ou activation neutronique au sein des réacteurs de fission et utilisé comme combustible dans les machines de fusion (comme, en autres, le JET en Angleterre ou le futur ITER à Cadarache). Des études sont actuellement en cours sur la gestion de cette ressource que ce soit en vue de son utilisation ou de son élimination d’effluents gazeux, liquides ou de déchets. Cette thèse se propose d’étudier la revalorisation du tritium en tant que combustible pour les machines de fusion par le biais d’un Réacteur Catalytique à Membrane (RCM). Celui-ci associe les phénomènes de conversion catalytique de l’eau tritiée, par échange isotopique avec le diprotium selon la réaction générique Q_2 O+H_2⇌H_2 O+Q_2 (Q=H,D ou T), et de perméation sélective, d’une membrane à base de palladium. Ce matériau présente une perméabilité exclusive aux isotopes de l’hydrogène H, D et T par formation respective d’hydrures, deutérures ou tritiures de palladium. Au sein du RCM, ces flux transmembranaires permettent, par retrait des produits de réactions, d’atteindre des taux de conversion plus élevés que dans un réacteur à lit fixe à parois imperméables (loi de Le Chatelier). Au CEA, un banc d’essais utilisant le deutérium comme simulant du tritium a été construit dans l’objectif d’étudier de manière séparée, à l’échelle du laboratoire, ces propriétés de conversion et de perméation ainsi que leur couplage. Grâce au développement d’une méthode permettant l’analyse simultanée des isotopologues de l’eau et du dihydrogène par spectrométrie de masse, il a été montré, d’une part, que le catalyseur à base de nickel utilisé présente une activité suffisante pour que l’état d’équilibre thermodynamique des réactions d’échange isotopique soit atteint très rapidement et d’autre part, que le flux de perméation des isotopologues du dihydrogène suit une loi de Richardson. Des analyses de sensibilités sur les paramètres opératoires montrent que les performances globales du RCM (i.e. facteur de dédeutération) croissent avec la température, la différence de pression transmembranaire, le débit de balayage et le temps de séjour dans le tube, mais passent par un maximum avec la variation de la teneur en vapeur d’eau lourde dans le gaz à traiter. Sur la base de ces observations, un modèle phénoménologique quantifiant les transferts de quantités de mouvement et de matière a été développé. Il rend compte du comportement global observé expérimentalement même si un effort reste à fournir sur la modélisation de la perméation des espèces hétéronucléaires. Grâce aux principes physiques sur lesquels il est basé et aux règles de similitudes existant entre les propriétés physico-chimiques des différents isotopologues (loi de Graham), ce modèle est aisément extrapolable au traitement d’espèces tritiées.
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Try, Rasmey. "Étude expérimentale et modélisation dynamique d'un réacteur catalytique modulaire pour l'hydrogénation du CO2 en méthane." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1038/document.
Full textAbstract:
Ce travail s'inscrit dans le cadre Power-to-Gas, dont l'objectif est de stocker les surplus d'énergie électrique issus de sources renouvelables sous forme d'énergie chimique, en l'occurrence le méthane. L'intermittence de la production électrique requiert une certaine flexibilité du système de méthanation par rapport aux variations temporelles de conditions opératoires. Dans ce contexte, les travaux effectués au cours de cette thèse sont dédiés à l'étude du comportement dynamique d'un réacteur-échangeur de méthanation à lit fixe catalytique. Une maquette de réacteur finement instrumentée en thermocouples est conçue et permet l'étude expérimentale des performances du réacteur et de son comportement thermique en régime dynamique. En particulier, des phénomènes de fronts d'onde thermique, de dépassements et de réponses inverses sont retrouvés. Les paramètres hydrodynamiques et thermiques du lit ont été caractérisés expérimentalement. Une modélisation de la maquette de réacteur-échangeur est également établie et permet de simuler son fonctionnement. Les résultats expérimentaux sont comparés aux résultats de simulation, permettant l'analyse précise des comportements observés dans le réacteurThis work is within the Power-to-Gas framework, which aims to store the electrical energy surpluses from renewable energy in chemicals, here the methane. The intermittency of the electrical production requires the methanation system to have a certain level of flexibility with respect to temporal changes of operational conditions. In this context, the work carried out during this thesis is dedicated to the study of the dynamic behavior of a catalytic fixed-bed heat-exchanger methanation reactor. A reactor-exchanger highly equipped with thermocouples is designed and is used for the experimental study of the performances and the dynamics behavior of such a reactor. In particular, phenomena of thermal wave fronts, overshoot and inverse responses are found. The hydrodynamic and thermal parameters of the bed have been experimentally characterized. Modeling of the reactor-exchanger is also established and simulations of the reactor behavior are done. The experimental results are compared with the simulation results, allowing the precise analysis of the behaviors observed in the reactor
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Fourdinier, Marion. "Etude d'un procédé industriel continu de synthèse catalytique d'un produit chimique." Phd thesis, Université d'Orléans, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00858400.
Full textAbstract:
Le glycérol est un coproduit de la filière des biocarburants obtenu par transestérification destriglycérides. Avec le développement des biocarburants, la production de glycérol est en pleine croissance.La consommation de glycérol comme additif dans les industries cosmétique, pharmaceutique et agroalimentairen'augmentant pas de manière aussi significative, l'excédent doit être valorisé. L'une des voies devalorisation est la synthèse du carbonate de glycérol qui est un intermédiaire intéressant pour la chimie fine.La méthode de synthèse utilisée au sein de l'industrie Novance est la carbonylation du glycérol par l'urée enprocédé discontinu. Cette réaction produit, en plus du carbonate de glycérol, une grande quantitéd'ammoniac gazeux extrait du milieu réactionnel par dépression. L'ampleur de ce dégagement gazeux ainsique son irrégularité au cours du temps représente la limitation de production du procédé discontinu. Le sujetde cette étude est de développer le procédé continu de cette synthèse afin de pallier ce problème. Pourréaliser le suivi de la réaction, des méthodes analytiques ont été développées dans un premier temps. Avecces outils, les connaissances du système discontinu ont été approfondies pour déterminer les critères dechoix du procédé continu. Une unité de désorption réactive a été ensuite conçue pour créer un systèmebiphasique gaz-liquide à contre-courant. Une série d'essais préliminaires a permis le développement duprocédé qui a été optimisé par un plan de Doehlert.
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Vitidsant, Tharapong. "Reformatage catalytique du méthane à la vapeur en lit fluidisé : étude cinétique et modélisation du réacteur." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT039G.
Full textAbstract:
La réaction catalytique de réformatage du méthane à la vapeur d'eau est très importante au plan industriel pour la production d'hydrogène et de gaz de synthèse pour le méthanol, l'ammoniac et autres dérivés carbonés oxygénés. La première partie du travail réside dans la recherche d'une loi cinétique pour le réformatage. Les expériences sont effectués dans un réacteur tubulaire isotherme fonctionnant en mode intégral avec un catalyseur du type Ni/Al2O3. Il apparaît que la réaction est d'ordre 1 par rapport au méthane et d'ordre 0 par rapport au méthane et d'ordre 0 par rapport à la vapeur d'eau et aux produits. Par ailleurs l'autre réaction importante est celle de conversion du CO par la vapeur d'eau. La deuxième partie de l'étude présente les résultats obtenus dans des réacteurs à lit fluidisé de 50 et 80 mm de diamètre. On a surtout examiné l'influence de la température, du rapport molaire H2O/CH4 à l'entrée du réacteur, du débit de gaz, et de la masse de catalyseur. Il ressort des données que les concentrations des différents produits et le taux de conversion du méthane évoluent dans le sens prévu par l'application des lois d'équilibre aux deux réactions principales.
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Stüber, Frank. "Sélectivité en réacteur catalytique triphasique : analyse expérimentale et théorique d'hydrogénations consécutives en lit fixe catalytique à co-courant ascendant de gaz et de liquide." Toulouse, INPT, 1995. http://www.theses.fr/1995INPT051G.
Full textAbstract:
On étudie les performances d'un réacteur catalytique à écoulemen cocourant ascendant réalisant l'hydrogénation du 1,5,9-cyclododécatriène sur du Pd/Al2O3 à o,5%. Tout d'abord une loi cinétique de type Langmuir-Hinshelwood a été obtenue à partir de données en réacteur discontinu parfaitement agité. Elle représente bien l'augmentation de sélectivité en alcène désiré quand on diminue la pression. Ensuite, la partie expérimentale en réacteur continu analyse les effets des principaux paramètres opératoires sur les performances activité et sélectivité. Le transfert d'hydrogène est fortement limitant, mais s'améliore à fortes vitesses de gaz. A productivité identique, la sélectivité est moins sensible aux différents parmètres en raison des effets contraires du mélange axial et des limitations dues au transfert de matière qui réduisent la concentration d'hydrogène sur le catalyseur. La dilution d'hydrogène par l'azote et surtout l'étagement de la réaction augmentent la sélectivité jusqu'à 90%
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Peña, Zapata Diego. "Identification of deactivation mechanisms of cobalt Fischer-Tropsch catalysts in slurry reactor." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10149/document.
Full textAbstract:
La synthèse Fischer -Tropsch (SFT) produit des carburants liquides ultra-propres, ainsi que des produits chimiques à partir du gaz de synthèse issu d’une large gamme de matières premières : gaz naturel, gaz de schiste, charbon, biomasse. Les catalyseurs supportés à base de cobalt sont la meilleure option pour la SFT à basse température, en raison de leur grande stabilité et leur sélectivité en hydrocarbures lourds. Néanmoins, ces catalyseurs se désactivent avec le temps au cours de la réaction. La désactivation réduit la durée de vie et la productivité de ces catalyseurs. Par conséquent, la désactivation reste un défi majeur de la SFT. Dans ce travail, nous avons identifié les mécanismes les plus pertinents de la désactivation du catalyseur à base de cobalt dans le réacteur slurry : frittage du cobalt, attrition du catalyseur et dépôt de carbone. Il est démontré que la vitesse de désactivation dépend des conditions opératoires. Les résultats expérimentaux suggèrent que l'attrition du catalyseur est fortement influencée par la pression partielle d’eau dans le réacteur. La pression partielle élevée d’eau favorise la mobilité des nanoparticules de cobalt à la surface et leur frittage. Des agglomérats de cobalt de quelques microns situés sur des grains de catalyseur, ainsi que des particules métalliques de cobalt individuelles ont été observés dans les catalyseurs usés. La formation des agglomérats de cobalt a été favorisée à des vitesses spatiales basses et dans le gaz de synthèse pauvre en hydrogène. La dilution du gaz de synthèse au début de la réaction diminue l’attrition et réduit la formation des agglomérats de cobalt. Des hydrocarbures, des alcools, des cétones, des aldéhydes, des acides organiques ont été détectés dans les catalyseurs usés ; α -oléfines étant les espèces les plus abondantes. Les acides carboxyliques et les aldéhydes cinnamiques semblent être le plus néfastes pour les performances catalytiques. Le schéma de la formation de différentes espèces de carbone à la surface des catalyseurs de cobalt dans le réacteur slurry été proposé dans le manuscritThe Fischer-Tropsch Synthesis (FTS) produces ultra-clean liquid fuels and chemicals via conversion of syngas from a wide range of feedstocks: natural gas, shale gas coal and biomass. Supported cobalt-based catalysts are the best option for the low temperature FTS, due to their high stability and selectivity toward heavy paraffinic hydrocarbons. Nevertheless, cobalt catalysts deactivate with time on stream. This leads to a decrease in catalyst lifetime and productivity. Hence, catalyst deactivation remains a major challenge of FTS. In this work we identified cobalt sintering, catalyst attrition and carbon deposition as the most relevant catalyst deactivation mechanisms in slurry reactor; the deactivation rate being influenced by the operating conditions. The experimental results suggest that catalyst attrition is strongly affected by water partial pressure in the catalytic reactor. High water partial pressure favours mobility of cobalt nanoparticles on surface and cobalt sintering. Both cobalt agglomerates of micron size located on catalyst grains and detached cobalt metal particles were observed in the spent catalysts. The formation of cobalt agglomerates was favoured at lower gas space velocity and in H2-deficient syngas. Syngas dilution at the beginning of reaction decreases the degree of attrition and reduces cobalt agglomerate formation. Hydrocarbons, alcohols, ketones, aldehydes, organic acids were detected in the spent catalysts; α-olefins being the most abundant species. Carboxylic acids and alpha-alkyl cinnamic aldehyde seem to be most detrimental for the catalytic performance. A tentative schema of formation of different carbon species in cobalt catalysts during FTS in slurry reactor has been proposed in the manuscript
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Haid, Jürgen. "Recherches sur un procédé de conversion catalytique de méthane en hydrocarbures supérieurs." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1997. http://www.theses.fr/1997INPL113N.
Full textAbstract:
Le méthane, de par ses réserves importantes, a un potentiel comme source d'énergie fossile propre et de matières premières. La plupart des gisements du gaz naturel sont éloignés des centres de consommation et pour leur valorisation, il faut diminuer le coût de transport du méthane. Un procédé de transformation du méthane en hydrocarbures liquides serait donc particulièrement intéressant. Une des voies prometteuses est une procédure non oxydante en deux étapes dont le principe consiste à envoyer un flux de méthane sur une surface métallique. On observe une adsorption de méthane avec simultanément un dégagement transitoire d'éthane et d'hydrogène. Dans une deuxième étape, on soumet la surface à un flux d'hydrogène et on constate une désorption des hydrocarbures supérieurs. Le travail est orienté selon deux axes, l'une expérimental, l'autre de modélisation. Nous avons d'abord construit un dispositif expérimental. Ensuite de nombreuses expériences ont été réalisées pour étudier l'influence des conditions opératoires (temperature, pression, débits. Temps de cycle) et pour déterminer, si possible, leurs valeurs optimales. Dans l'objectif d'une étude de la stabilité du catalyseur et de l'influence de la pression, nous avons conçu un micro-pilote comportant un réacteur à lit fixe alimente par du méthane et de l'hydrogène en alternance. Et le recyclage de méthane. En outre nous avons proposé les solutions techniques envisageables du point de vue d'une application industrielle. En parallèle, nous avons développé des modèles cinétiques de complexité croissante pour décrire les observations expérimentales. Ces expériences ont servi de donnés pour déterminer les paramètres des modèles. Un premier modèle très simple nous permet de représenter correctement des tendances en considérant séparément les deux étapes. Un modèle plus complexe permet une représentation commune en termes de paramètres cinétiques et prend en compte plus d'hydrocarbures.
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Dekiouk, Mohamed. "Utilisation d'un réacteur a lit transporte pour l'oxydes hydrogénation catalytique de l'acide iso butyrique en acide methacrylique." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10144.
Full textAbstract:
La réaction d'oxydes hydrogénation de l'acide iso butyrique a été étudiée en vue de l'amélioration du procédé de fabrication de l'acide méthacrylique. Le système catalytique habituellement utilise est un catalyseur à base de fer, phosphore, cérium et d'oxygène. Les conditions opératoires dans un lit fixe sont respectivement une température de 451#oc, un temps de séjour de 0,1 à 1 seconde et un rapport molaire eau sur acide iso butyrique supérieur a 10. Pour limiter la consommation en vapeur d'eau, l'étude a été centrée sur deux points: 1) conception, réalisation d'un nouveau type de réacteur catalytique: le réacteur à lit transporte; 2) étude de la réaction d'oxydeshydrognation de l'acide iso butyrique en acide méthacrylique dans le réacteur à lit transportent et dans un réacteur a lit fixe. Le réacteur a lit transporte permet d'utiliser au mieux les étapes d'oxydo-réduction du catalyseur vérifiant un modelé de type mars et van krevelen. La production d'acide méthacrylique sans vapeur d'eau dans la phase de réduction du catalyseur est possible en utilisant une marche cyclique de ce même catalyseur (étape de réduction suivie d'une étape d'oxydation en présence de vapeur d'eau). Dans un même temps, pour connaitre le comportement de l'écoulement biphasique gaz-solide cocourant vers le haut, il a été détermine, dans une maquette hydrodynamique, une relation empirique entre la vitesse de gaz et la vitesse du solide. A partir de l'étude de la réaction en lit fixe, un modelé cinétique faisant intervenir la notion de site non actif active par la vapeur d'eau est proposé.
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Torres, Torres José Gilberto. "L'Oxydation par Voie Humide (OVH) à l'oxygène moléculaire dans un réacteur tubulaire catalytique à lit fixe automatisé." Paris 6, 2003. http://www.theses.fr/2003PA066322.
Full text
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Hichri, Habib. "Modélisation de l'hydrogénation catalytique de l'o-crésol sur Ni-SiO2 en réacteur triphasique de type suspension agitée." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10163.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'etude et le modelisation de l'hydrogenation catalytique en phase liquide utilisant l'isopropanol comme solvant de l'o-cresol sur catalyseur commercial de type nickel supporte (ni/sio#2) dans un reacteur de laboratoire de type suspension agitee muni d'un mobile auto-aspirant. Cette etude a ete realisee dans le domaine de temperature compris entre 110 et 140c et pour des pressions d'hydrogene variant de 2 a 20 bar. La solubilite de l'hydrogene dans le milieu organique a ete determinee en fonction de la composition et de la temperature par la methode dynamique d'absorption physique. Cette meme methode a ete utilise pour determiner in situ le coefficient volumique de transfert de matiere, k#l a en fonction des variables operatoires du systeme (temperature, composition, pression totale, taux de remplissage, concentration et diametre du solide, etc. . . ). L'activite initiale du catalyseur en regime chimique a ete determinee en fonction des concentrations d'hydrogene, de l'o-cresol et de la temperature. Ces resultats ont ete interpretes par un modele de langmuir-hinshelwood avec adsorption non dissociative de l'hydrogene et de l'o-cresol sur sites differents (e#a=82,2 kj/mole). La combinaison de ces donnees microcinetiques et des parametres thermodynamiques et hydrodynamiques (solubilites et k#la) nous a permis de simuler avec precision le taux d'avancement de cette reaction catalytique en regime quelconque tenant compte des resistances diffusionnelles intra et extra-particules selon deux modes de fonctionnement du reacteur, a savoir mode ferme et mode semi-ferme
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Juste, Enrique. "Elaboration de réacteurs catalytiques membranaires à microstructures et architectures contrôlées." Limoges, 2008. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/0decb987-3264-4264-8bb3-b83c1092abe9/blobholder:0/2008LIMO4045.pdf.
Full textAbstract:
La production de syngaz (H2+CO), à partir du gaz naturel, connaît depuis vingt ans un intérêt croissant dans le domaine de l’énergie. Les réacteurs catalytiques membranaires (CMR) apparaissent comme une solution économiquement prometteuse pour le reformage du gaz naturel en syngaz. Le CMR étudié est composée d’une membrane dense (La(1-x)SrxFe(1-y)GayO3-d) conductrice mixte permettant la séparation de l’oxygène de l’air et son transport, d’un support poreux assurant la tenue mécanique et d’un catalyseur favorisant le reformage du méthane. Un matériau de membrane présentant une bonne stabilité dimensionnelle a été sélectionné et mis en forme par coulage en bande. Les relations entre la microstructure de la membrane, l’architecture des réacteurs multicouches et les performances en terme de semi-perméation à l’oxygène ont été étudiées. Enfin, une membrane dense à architecture multicouche à été élaborée en vue de l’amélioration des performances du CMR dans les conditions industriellesSince twenty years, syngas (H2+CO) production from natural gas, has been presented an increasing interest as source of energy and chemical feedstock. Catalytic Membrane Reactors (CMR) are economical attractive processes for natural gas reforming to syngas. The CMR studied consisted of a mixed ionic and electronic conductor dense layer (La(1-x)SrxFe(1-y)GayO3-d) which can separate oxygen from air and transport it, a porous support to ensure the mechanical strength of the reactor and a catalytic layer improving methane reforming. Firstly, a material with a good dimensional stability was chosen and shaped by tape casting. Secondly, the influence of the microstructure of the membrane and the architecture of multilayer reactors on semipermeability properties was studied. Finally, a multilayer dense membrane was elaborated in order to improve performances of the CMR in industrial working conditions
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Kriaa, Karim. "Mise au point d'un réacteur de synthèse en milieu CO2 supercritique : étude de l'hydrogénation catalytique de constituants organiques." Pau, 2008. http://www.theses.fr/2008PAUU3006.
Full textAbstract:
L’hydrogénation catalytique est l'un des procédés clés dans l'industrie de la chimie fine et l'industrie pharmaceutique. Les performances de l'hydrogénation et la distribution de ses produits sont fortement influencées, par l'activité et la sélectivité de catalyseur et, également, par les interactions entre la cinétique chimiques et le transfert de matière. Les réactions catalytiques d'hydrogénation se font habituellement dans un milieu triphasique constitué par une phase liquide riche en composé organique à hydrogéner, une phase gazeuse riche en hydrogène, ces deux réactifs se retrouvant à la surface d'un catalyseur solide. Ainsi, la cinétique de réaction d'hydrogénation peut être limitée par le transfert de matière aux interfaces. Le CO2 supercritique offre alors un milieu réactionnel particulièrement intéressant qui peut atténuer ou supprimer certaines de ces limitations. Il constitue en effet un milieu fluide monophasique permettant un bon transfert de matière, et ayant simultanément un pouvoir solvant ajustable en fonction de la température et de la pression, de très bonnes propriétés de transport, et une séparation solvant /produit de réaction par simple retour à la pression atmosphérique (contrairement aux solvants organiques qui nécessitent généralement un traitement supplémentaire). Une étude bibliographique nous a clairement montré que la mise en oeuvre d’une réaction chimique en milieu supercritique constitue un domaine innovant très intéressant. C'est la raison pour laquelle nous avons conçu et développé un nouveau pilote permettant l’étude de réactions de synthèse en milieu fluide supercritique. Ce pilote est équipé d’un réacteur bien agité alimenté par trois lignes distinctes. Au cours de nos travaux nous avons étudié deux réactions d'hydrogénation en milieu CO2 supercritique : l'hydrogénation du but-2-yne-1,4-diol et celle du limonène. Dans le premier cas, nous avons constaté que l'hydrogénation du but-2-yne-1,4-diol en milieu fluide supercritique est 3 à 4 fois plus rapide que celle étudiée en présence d'un solvant organique. En plus, aucun produit secondaire n'a été détecté au cours de notre étude. En revanche la seconde réaction a été étudiée dans milieu liquide/vapeur très proche du domaine supercritique et l’étude effectuée monte une cinétique rapide en plus ces nouvelles conditions de travail permettent de travailler à des fortes concentrations ; ce qui est intéressant pour industrielleCatalytic hydrogenation is one of the process keys in the chemical industry. The performances of hydrogenation and the distribution of its products are strongly influenced, by the activity, the selectivity and the interactions between the kinetic reactions and the transfer of matter. The catalytic hydrogenations are usually made in triphasic medium formed by liquid, gas and a solid catalyst. Thus, the transfer of matter between the interfaces can limit reaction kinetics. Then, supercritical CO2 offers a particularly interesting reactional medium, which can attenuate or remove some of these limitations. It constitutes a monophasic fluid allowing a good matter transfer, and having simultaneously a solvent capacity adjustable according temperature and pressure, a very good transport properties, and an easily separation solvent/reaction product by returning to the atmospheric pressure (contrary to organic solvents which generally require an additional treatment). A bibliographical study shows that the implementation of a chemical reaction in supercritical medium constitutes a very interesting field innovating. For the reason, we conceived and developed a new pilot allowing the study of synthesis reactions in supercritical medium. This pilot equipped with an agitated engine, feeds by tree distinct lines. During our work we studied two hydrogenation reactions in supercritical CO2 : hydrogenation of but-2-yne-1,4-diol and limonene. In the first reaction, we note that hydrogenation of but-2-yne-1,4-diol in supercritical medium is about 3 to 4 times faster than in organic solvent (biphasic medium). Moreover, no secondary product was detected during the study. On the other hand, the second reaction was studied in gas/liquid medium very close to the supercritical field and the study show a fast kinetics. In more, these new reaction conditions make it possible to work with high concentrations; what is very interesting for the industry
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Durán, Martínez Freddy-Libardo. "Réacteur-échangeur de type monolithe - stratégie de modélisation et description des phénomènes à l'échelle d'un canal catalytique unique." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/18673/1/DURANMARTINEZ_Freddy.pdf.
Full textAbstract:
Les réacteurs structurés de type monolithe apparaissent comme une alternative intéressante aux réacteurs triphasiques conventionnels (à lit fixe ruisselant ou à suspension), car ils offrent dans leurs canaux millimétriques, dans une large gamme de débits, un écoulement bien défini, consistant en une succession de bulles et bouchons liquides (écoulement dit de Taylor). Celui-ci, proche de l'écoulement idéal " piston ", permet également une intensification du transfert gaz-liquide, notamment grâce à l'existence d'un film mince de liquide séparant les bulles de la paroi catalytique. Par ailleurs, les dernières technologies de fabrication additive offrent de nouvelles possibilités de réalisation de ce type de réacteur, sous la forme d'une structure métallique conductrice alternant canaux catalytiques et canaux dédiés au fluide caloporteur. Cette configuration efficace de réacteur-échangeur autorise à considérer le monolithe comme uniforme en température et à réduire sa modélisation à celle d'un canal unique isotherme. C'est la stratégie de modélisation adoptée dans ce travail de thèse, qui cherche à représenter chacun des phénomènes avec seulement le niveau de complexité nécessaire, en progressant de l'échelle locale à l'échelle du réacteur. L'outil choisi ici est le logiciel COMSOL Multiphysics pour sa capacité à traiter des problèmes multi-physiques et multi-échelles. Une approche classique pour les écoulements de Taylor est appliquée, construite autour d'une " cellule unitaire " qui se déplace à la vitesse diphasique le long du canal. Le champ hydrodynamique calculé sert alors de support au calcul du transfert de masse entre les phases. Le premier cas d'étude traité - transfert d'oxygène dans l'eau avec réaction de consommation de l'oxygène en paroi - sert à poser les bases du modèle, en examinant le bien-fondé de différentes hypothèses simplificatrices, concernant le nombre de phases modélisées, les conditions aux limites du domaine pour les équations résolues, ou encore la forme de bulle. Ce travail préliminaire a montré que la résolution de la phase liquide uniquement, autour d'une bulle de forme simplifiée, peut assurer une représentation satisfaisante des profils de vitesse dans les bouchons et dans le film de lubrification par rapport à des calculs diphasiques. Il a aussi permis d'évaluer de façon séparée les contributions au transfert gaz-liquide de chacune des zones d'interface (film, nez ou arrière de la bulle) et de quantifier l'influence sur l'efficacité du transfert de la fréquence de bullage, qui modifie à la fois l'aire interfaciale et l'intensité de recirculation dans les bouchons. La démarche est ensuite appliquée au cas de l'hydrogénation de l'alpha-pinène, et validée par une campagne d'essais réalisés pour un tube catalytique de 2 mm de diamètre et de 40 cm de longueur, fonctionnant sous 21 bar et entre 100°C et 160°C. Le modèle utilise pour la couche catalytique en paroi une loi cinétique intrinsèque, identifiée en réacteur autoclave agité (pour le même catalyseur de Pd/Al2O3, mais sous forme de poudre). Il suit par un calcul instationnaire la progression de la cellule unitaire jusqu'à la sortie du réacteur. Outre les effets des paramètres clés mis en évidence précédemment, ceux de la consommation de gaz le long du réacteur et des conditions " initiales " de saturation du liquide sont examinés. Le fonctionnement du monolithe peut être reproduit dans son intégralité à partir de ce modèle, par association de canaux recevant des débits individuels de gaz et de liquide représentatifs de la distribution des fluides observée expérimentalement, et en lui incorporant un module de mélange des fluides issus de chacun des canaux en sortie de réacteur. Ce modèle sert aussi de référence pour l'évaluation d'un outil de dimensionnement plus direct, basé sur une hydrodynamique simplifiée et des coefficients d'échange globaux évalués à partir de corrélations ou des simulations numériques dédiées.
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Croissant, Baptiste. "Intensification du procédé de vaporeformage du gaz naturel : fonctionnalisation catalytique d'échangeurs-réacteurs." Thesis, Limoges, 2018. http://www.theses.fr/2018LIMO0115.
Full textAbstract:
Le vaporeformage du méthane (SMR) est encore aujourd’hui la méthode industrielle de synthèse d’hydrogène la plus rentable. L’efficacité globale de ce procédé est cependant limitée par les contraintes techniques intrinsèques au design des unités de production actuelles. Dans un souci constant d’intensification des procédés, des échangeurs-réacteurs intensifiés sont à l’étude chez AIR LIQUIDE. Les progrès dans le domaine des techniques de fabrication additive métallique ont permis d’envisager des unités de production sous formes d’équipements compacts, présentant des canaux millimétriques, qui optimisent les transferts de masse et de chaleur. Pour atteindre des taux de conversion élevés, et ce malgré des temps de contacts réduits, ces structures obligent à développer de nouvelles architectures de catalyseurs. Des phases actives supportées stables et très actives pour la réaction SMR à base de rhodium ont été préparés à partir de supports MgAl2O4 commerciaux. L’étude de l’impact du taux de métal noble, des propriétés des supports, ainsi que des traitements thermiques a permis de comprendre les interactions existantes entre les phases actives et les supports oxydes. Les propriétés catalytiques en condition de reformage ont pu être reliées aux morphologies des phases actives synthétisées. La fonctionnalisation des canaux des échangeurs-réacteurs millistructurés par une méthode proche du dip-coating est détaillée dans cette thèse. Des formulations de suspensions adaptées, aux comportements rhéologiques maîtrisés, ont permis avec des protocoles de dépôt adéquats, de rendre fonctionnel des échangeurs-réacteurs de taille semi-industrielle qui ont été testés avec succès durant plusieurs centaines d’heuresThe Steam Methane Reforming (SMR) process is still today the most profitable industrial synthesis process of hydrogen. The efficiency of this technique is however facing intrinsically technical limitations due to the design of production units. In order to intensify the global process, exchangers-reactors are under investigation at AIR LIQUIDE. Thanks to recent progresses in metallic additive manufacturing, new compact equipment can be designed. Structures made of millimetric channels allow optimizing heat and mass transfers. New catalyst architecture design needs to be developed to reach high conversion rates despite extreme low contact times in such devices. Stable and highly active rhodium-based catalysts supported on spinel MgAl2O4 have been prepared in this aim. The impact of rhodium loading, properties of supports, as well as thermal treatments have allowed us understanding active phase and support interactions. Catalyst properties under SMR conditions have been linked to active phase morphologies. Functionalization of exchangers-reactors channels through a dip-coating technique has been detailed in this thesis. The formulations of suspensions of washcoat have been optimized thanks to rheological behavior characterizations to achieve very low viscosities. A procedure to deposit homogeneous coatings with controlled thicknesses on the internal channels has been validated on a pilot structure. These new intensified exchangers-reactors have been successfully tested for methane conversion during several hundred of hours
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Casanave, Dominique. "Etude de la déshydrogénation de l'isobutane dans un réacteur catalytique à membrane poreuse : conception, mise en œuvre et modélisation." Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10028.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail a ete la mise en uvre et la modelisation d'un reacteur catalytique a membrane poreuse inerte pour la deshydrogenation de l'isobutane. Le choix du catalyseur s'est porte sur un catalyseur bimetallique a base de pt supporte sur de la silicalite developpe a l'irc, de part ses performances bien superieures a celles des catalyseurs commerciaux a base de pt ou de cr (activite, stabilite et selectivite). Une etude cinetique de la reaction dans un reacteur differentiel a permis de determiner une loi cinetique valable dans des conditions proches de l'equilibre thermodynamique. Les proprietes separatrices des membranes poreuses utilisees lors du couplage reaction/separation ont ete determinees a partir de mesures de permeabilites des gaz purs et a partir de mesures de separation d'un melange ic#4/h#2/n#2. Pour la membrane mesoporeuse en alumine-, le transport se fait par diffusion de knudsen et diffusion de surface et la permselectivite h#2/ic#4 de la membrane est faible ( 4). Pour les membranes zeolithiques microporeuses, le transport se fait par un mecanisme active par la temperature pour lequel les interactions entre la molecule et la paroi sont fortes et conduisent a une permselectivite h#2/ic#4 plus importante ( 14). Le couplage reaction/separation a permis de comparer les performances des reacteurs catalytiques a membrane suivant le type de membrane utilise (mesoporeuse ou microporeuse) et suivant le mode de balayage du compartiment externe choisi (co-courant ou contre-courant). Les meilleurs rendements en isobutene ont ete obtenus avec la membrane zeolithique la plus permeable, avec un balayage a co-courant. Le deplacement d'equilibre observe avec la membrane alumine- est plus faible et essentiellement du a un phenomene de dilution du melange reactionnel par le gaz de balayage. Un modele mathematique a ete developpe. Il permet de decrire correctement l'ensemble des resultats experimentaux obtenus avec la membrane zeolithique, pour un balayage a co-courant. Les resultats calcules a contre-courant sont legerement surestimes car l'equation cinetique ne tient pas compte de la desactivation du catalyseur, qui a lieu lorsque la pression partielle de h#2 est faible
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Ftouni, Jamal. "Etude de l’activité catalytique de nanoparticules métalliques supportées en réacteur microfluidique de taille caractéristique micronique : application en oxydation sélective." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10155/document.
Full textAbstract:
Dans ce manuscrit sont exposées les possibilités qu’offre la microfluidique, science des fluides à travers des canaux micrométriques, dans le domaine de la Catalyse aussi bien pour la synthèse de matériaux catalytiques que pour l’élaboration des microréacteurs. La première partie de ce travail a consisté en la transposition à l’échelle microfluidique de la synthèse de particules d’or suivant le protocole Turkevich réalisé classiquement en verrerie de laboratoire. Grâce aux propriétés fines de contrôle possibles à l’échelle micrométrique (température, débits et concentration des réactifs), il a été possible, par la mise en place d’un système microfluidique simple, d’obtenir des particules d’un diamètre bien inférieure (1.8 nm) avec une faible distribution de taille par rapport à celles obtenues en verrerie classique (15 nm). Afin de caractériser la formation de nouveau type de nanoparticules au sein du système microfluidique, différentes techniques ont été employées, des plus communes (spectro. UV-Visible, MET), au plus modernes comme la diffusion dynamique de la lumière (DLS) ou la spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES) au synchrotron SOLEIL. En deuxième partie est exposé le développement d’un microréacteur catalytique fonctionnalisé par les particules d’or à partir de capillaires micrométriques. Après caractérisation de la nature et quantification de la phase active sur la surface interne du capillaire, le microréacteur est testé sur une réaction modèle d’oxydation de l’alcool benzylique en phase liquide. Sa réactivité, comparée à un réacteur classique, a permis de mettre en évidence l’apport de cette technologie microfluidique par rapport aux technologies existantesIn this manuscript, the potential of microfluidics, the science of fluids through micrometric channels, are exposed in the field of catalysis as well as for the synthesis of catalytic materials and for the development of microreactors. The first part of this work consisted in transposing on the microfluidic scale the synthesis of Turkevich gold nanoparticles produced classically in standard laboratory glassware. Owing to the fine control on the experimental conditions in the micrometric scale (temperature, flow rates and reactant concentration), it was possible, by the introduction of a simple microfluidic system to obtain particles with an average diameter well below (1.8 nm) with a low size distribution compare to those obtained in conventional glassware synthesis (15 nm). To characterize the formation of this new type of nanoparticles, various characterization methods have been employed, the most common (UV-Vis spectroscopy, TEM), and the most modern such as dynamic light scattering (DLS) or X-ray Absorption Near Edge Structure (XANES) at the SOLEIL synchrotron. In the second part, we introduce the development of a catalytic microreactor functionalized with gold particles starting from silica micrometric capillaries. After characterizing the nature and quantification of the active phase on the inner surface of the capillary, the microreactor is tested on a model reaction: the benzyl alcohol oxidation in liquid phase. Its reactivity, compared to a conventional reactor, allowed highlighting the contribution of this microfluidic technology compared to existing technologies
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Barbe, Pascal. "Étude expérimentale de la réaction de couplage oxydant du méthane à l'aide d'un réacteur continu agité à surface catalytique variable." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL104N.
Full textAbstract:
Le couplage oxydant du méthane en présence d'oxydes métalliques apparait comme l'une des voies les plus prometteuses de transformation chimique directe du gaz naturel en éthylène. Cependant, expérimentalement, un rendement supérieur à 25% n'a jamais pu être atteint. Il a été suggéré que cette limite pourrait être due aux réactions radicalaires en phase gazeuse entrant en compétition avec les réactions catalytiques hétérogènes, réputées à priori plus sélectives. Le but de la thèse, effectuée dans le cadre du consortium ACTANE, consiste précisément à obtenir des données expérimentales susceptibles d'éclairer la nature de cette réaction. A cette fin, un réacteur d'un type nouveau a été conçu, qui permet d'une part de faire varier le rapport de la surface catalytique et du volume de la phase gazeuse, et d'autre part d'opérer à des températures différentes pour le catalyseur et pour la phase gazeuse. A l'aide de cet outil, une étude paramétrique détaillée de la réaction méthane-oxygène en présence et en l'absence d'oxyde de lanthane a été conduite entre 650 et 900°C. Deux faits saillants ressortent de cette étude: 1) la sélectivité de la réaction passe par un optimum vers 850°C 2) la part homogène de la réaction croit avec la température. L'analyse des résultats obtenus confirme la nature hétéro-homogène de la réaction de couplage, apporte des précisions sur les interactions des processus réactionnels volumiques et surfaciques, et laisse envisager à terme une modélisation à caractère fondamental de cette réaction à la fois radicalaire et catalytique
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Bodet, Hervé. "Céramiques denses comme réacteur membranaire pour l'oxydation ménagée des hydrocarbures." Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-233.pdf.
Full textAbstract:
L'oxydation sélective des alcanes repose sur le mécanisme de Mars Van Krevelen dans lequel interviennent deux réactions, l'oxydation de l'hydrocarbure par réduction du catalyseur puis la réoxydation de ce catalyseur. Le Réacteur à Membrane Dense Catalytique (RMDC) est un concept innovant qui permet le découplage de ces deux réactions. Il s'appuie sur une membrane dense, conductrice par ions oxyde, placée entre deux atmosphères, l'une contenant de l'air, l'autre l'hydrocarbure. Le rôle de la membrane est double: elle permet l'apport sélectif d'oxygène et, en tant que contacteur actif, elle peut également intervenir comme catalyseur de la réaction recherchée. En raison de leur excellente conductivité ionique et de l'activité catalytique reconnue du bismuth et du vanadium, les phases BIMEVOX (Bi2 V1-xMexOz), dérivées de Bi4V2O11 par substitution partielle du vanadium, ont été retenues pour tester ce concept. Un banc de test a été mis en place. Le montage permet la mesure de la semi perméabilité au dioxygène, de la polarisation électrochimique et des propriétés catalytiques. La membrane dense est placée entre deux tubes céramiques. L'utilisation de joints en pyrex permet l'étanchéité mais limite l'étude dans un domaine de température compris entre 550 et 700°C. Plusieurs phases BIMEVOX (Bi4V2O11, BICOVOX, BICUVOX, BITAVOX, BINIVOX) ont été caractérisées. Les influences de la température, de la pression partielle dans le compartiment riche en oxygène, de la nature du BlMEVOX, de son état de surface ont été étudiées. Afin d'augmenter, les flux d'oxygène, une membrane constituée d'un cermet BlMEVOX-or a également été caractérisée. Le dépôt d'une électrode de cermet sur chaque face a permis de contrôler ces flux. Pour le propane, dans tous les cas, une conversion proche de 10% est obtenue. L'hydrogène est le principal produit avec une sélectivité supérieure à 50% mais peu de produits d'oxydation sont observés. Les réactions de craquage thermique sont majoritaires et rendent difficile l'étude de la membrane elle-même. Cependant, le dépôt d'oxyde de nickel en surface et des études menées en présence d'un thermocouple à base de nickel, nous ont montré que les réactions d'oxydation étaient fortement accélérées en présence de ce catalyseur. Par ailleurs, malgré un milieu fortement réducteur, l'étude a montré une grande stabilité structurale et mécanique de ces membranes.
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Gubanova, Elena Leonidovna. "Étude experimentale et modélisation de l'oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse sur réacteur catalytique monolitique à temps court." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00527446.
Full textAbstract:
Cette étude a pour objectif principal de développer un réacteur structuré de type monolithe pour atteindre des performances élevées en oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse. Les catalyseurs étudiés sont à base de Pt et Ni comme métaux noble et non noble, respectivement, supportés sur un oxyde mixte CeO2-ZrO2 et déposés sur les parois d'un monolithe en corundum. Le rôle de différents dopants introduits dans le support oxyde mixte du catalyseur vis à vis du stockage-déstockage d'oxygène a été élucidé et l'influence des conditions opératoires et des paramètres du procédé sur les performances d'un élément mono canal du monolithe a été précisée. Une étude mécanistique a révélé d'importants facteurs comme la nature et la dynamique des espèces de surface et de coeur et montré que l'interaction entre le Pt et l'oxyde mixte CeO2-ZrO2 déterminait l'activité du catalyseur. Des expériences cinétiques ont démontré que le Pt est requis pour les réactions de reformage mais que le support CeO2-ZrO2 dopé pouvait présenter une activité non négligeable pour l'activation oxydante du méthane. Une modélisation mathématique des données expérimentales a été réalisée avec un modèle prenant en compte essentiellement l'activité du Pt. Cette dernière a été trouvée très supérieure à celle du support. Cependant des expériences en réacteur TAP ont montré qu'une oxydation du catalyseur permettait une vitesse d'oxydation du méthane supérieure.
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Leonidovna, Elena. "Étude expérimentale et modélisation de l'oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse sur réacteur catalytique monolitique à temps court." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00371349.
Full textAbstract:
Cette étude a pour objectif principal de développer un réacteur structuré de type monolithe pour atteindre des performances élevées en oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse. Les catalyseurs étudiés sont à base de Pt et Ni comme métaux noble et non noble, respectivement, supportés sur un oxyde mixte CeO2-ZrO2 et déposés sur les parois d'un monolithe en corundum. Le rôle de différents dopants introduits dans le support oxyde mixte du catalyseur vis à vis du stockage-déstockage d'oxygène a été élucidé et l'influence des conditions opératoires et des paramètres du procédé sur les performances d'un élément mono canal du monolithe a été précisée. Une étude mécanistique a révélé d'importants facteurs comme la nature et la dynamique des espèces de surface et de coeur et montré que l'interaction entre le Pt et l'oxyde mixte CeO2-ZrO2 déterminait l'activité du catalyseur. Des expériences cinétiques ont démontré que le Pt est requis pour les réactions de reformage mais que le support CeO2-ZrO2 dopé pouvait présenter une activité non négligeable pour l'activation oxydante du méthane. Une modélisation mathématique des données expérimentales a été réalisée avec un modèle prenant en compte essentiellement l'activité du Pt. Cette dernière a été trouvée très supérieure à celle du support. Cependant des expériences en réacteur TAP ont montré qu'une oxydation du catalyseur permettait une vitesse d'oxydation du méthane supérieure
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Gubanova, Elena Leonidovna. "Étude expérimentale et modélisation de l'oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse sur réacteur catalytique monolithique à temps courts." Lyon 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/52/74/46/PDF/GUBANOVA-final.pdf.
Full textAbstract:
Cette étude a pour objectif principal de développer un réacteur structuré de type monolithe pour atteindre des performances élevées en oxydation partielle du méthane en gaz de synthèse. Les catalyseurs étudiés sont à base de Pt et Ni comme métaux noble et non noble, respectivement, supportés sur un oxyde mixte CeO2-ZrO2 et déposés sur les parois d'un monolithe en corundum. Le rôle de différents dopants introduits dans le support oxyde mixte du catalyseur vis à vis du stockage-déstockage d'oxygène a été élucidé et l'influence des conditions opératoires et des paramètres du procédé sur les performances d'un élément mono canal du monolithe a été précisée. Une étude mécanistique a révélé d'importants facteurs comme la nature et la dynamique des espèces de surface et de coeur et montré que l'interaction entre le Pt et l'oxyde mixte CeO2-ZrO2 déterminait l'activité du catalyseur. Des expériences cinétiques ont démontré que le Pt est requis pour les réactions de reformage mais que le support CeO2-ZrO2 dopé pouvait présenter une activité non négligeable pour l'activation oxydante du méthane. Une modélisation mathématique des données expérimentales a été réalisée avec un modèle prenant en compte essentiellement l'activité du Pt. Cette dernière a été trouvée très supérieure à celle du support. Cependant des expériences en réacteur TAP ont montré qu'une oxydation du catalyseur permettait une vitesse d'oxydation du méthane supérieureThe main objective of the thesis was to develop a monolith-type structured reactor for the efficient catalytic partial oxidation of methane to synthesis gas. The investigated catalysts comprised Pt as noble or Ni as base metal supported on CeO2-ZrO2 mixed oxides introduced as wall coatings of corundum monolith substrates. It was possible to elucidate the effect of different dopants modifying the mixed oxide on oxygen storage properties and to establish the impact of process parameters on the CPOM performance of single monolith channels at short contact times. A mechanistic study revealed important factors, like surface and bulk adspecies nature and dynamics, the interaction between Pt and CeO2-ZrO2 playing a key role for catalyst activity. Kinetic experiments demonstrated that Pt is required for reforming reactions and showed a significant reactivity of the doped CeO2-ZrO2 support in the oxidative methane activation. A mathematical description of the experimental data was achieved with a model accounting mainly for the activity of Pt. The later was found significantly higher than that of the support although TAP investigations indicated that a more oxidized catalyst shows higher methane activation rates
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Bellut, Maxime. "Fonctionnement d'un réacteur catalytique à lit fixe arrosé en régime cyclique pour l'oxydation du dioxyde de soufre sur charbon actif." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1989. http://www.theses.fr/1989NAN10381.
Full textAbstract:
Le but du présent travail était d'étudier le comportement d'un réacteur catalytique à lit fixe arrosé (RCLFA) lorsqu'il fonctionne en régime d'alimentation cyclique des réactifs, de comparer ses performances dans ces conditions à celles du fonctionnement en régime permanent, et de modéliser les performances du régime cyclique. L’étude bibliographique recense les corrélations disponibles pour l'évaluation des différents paramètres nécessaires à la modélisation d'un RCLFA, et fait l'état des connaissances actuelles sur le comportement des réacteurs chimiques lorsqu'ils fonctionnent en régime d'alimentation cyclique des réactifs. La réaction chimique choisie pour cette étude est l'oxydation du dioxyde de soufre par l'air, catalysée par du charbon actif. Le régime cyclique d'alimentation du réacteur consiste à couper périodiquement l'alimentation du réacteur en liquide, l'alimentation en gaz étant maintenue constante en débit et en composition. En régime permanent, la productivité passe par un minimum pour des valeurs intermédiaires de la vitesse superficielle du liquide: ceci met en évidence le phénomène déjà connu du mouillage partiel du catalyseur par le liquide. La comparaison statistique des productivités obtenues en régime permanent et en régime cyclique établi montre une augmentation de l'ordre de 20% de la productivité dans ce dernier cas. Le modèle à mouillage partiel que nous proposons décrit de façon satisfaisante les performances obtenues en régime permanent. Par contre, le modèle proposé pour la productivité moyenne du régime cyclique établi ne décrit pas correctement les résultats expérimentaux obtenus
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Burello, Claire. "Étude de la faisabilité d'un réacteur à membrane catalytique à base d'oxyde de bismuth pour le couplage oxydant du propène." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1079.
Full textAbstract:
Les réacteurs à membrane sont présents dans de nombreux sujets d'études (biotechnologie, biomédical, chimie des procédés). En catalyse hétérogène, ils permettent de regrouper en une seule opération unitaire, la réaction et la séparation. Dans le cas du couplage oxydant (déshydrodimérisation oxydante) du propène, sur catalyseurs à base d'oxyde de bismuth, l'utilisation d'un tel réacteur associé à une membrane catalytique inorganique est particulièrement adaptée. En effet, la séparation des réactifs permet d'éviter toute explosion et diminue les réactions de dégradation en COx au profit de la formation de dimères. De plus, l'oxygène nécessaire à la réaction est présent dans la membrane (oxyde de bismuth dopé par Ba, La, Ce, Eu, Er, V et Nb) qui est régénérée par l'oxygène gazeux grâce à la conductivité ionique élevée de ces catalyseurs. Les solides ont été caractérisés à l'état de poudre par leur structure (DRX), leur texture (BET et granulométrie) et leur réactivité (TPR). Le dopage augmente la température de réduction mais diminue sa vitesse. De plus, il réduit la température de réoxydation mais aussi la vitesse correspondante. Les membranes réalisées par compactage des catalyseurs en poudre ont été analysées. Leur conductivité électrique élevée est essentiellement ionique, impliquant la diffusion ionique de l'oxygène à travers la membrane. Leur texture, étudiée par prosimétrie et MEB, est poreuse et laisse donc l'oxygène moléculaire diffuser. L'analyse par MEB montre la présence de bismuth métallique et confirme ainsi que la vitesse de réduction du catalyseur est plus grande que celle de sa réoxydation. Les membranes ont été testées sur un banc catalytique (analyse des effluents par CPG). L'influence de plusieurs paramètres (température de réaction, pression d'oxygène et nature du catalyseur) a été examinée. Les résultats ont révélé que les catalyseurs dopés aux lanthanides sont les plus performants avec un rendement en dimères qui diminue selon : Ce > La > Er > Eu. Enfin, ces propriétés catalytiques ont été corrélées aux caractéristiques structurales des solides.
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Emin, Clélia. "Élaboration d'un réacteur membranaire catalytique par fonctionnalisation de surface de membranes polymères et intégration de nanoparticules métalliques : application à la chimie douce." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2175/.
Full textAbstract:
L'objectif de ces travaux porte sur le développement d'un réacteur membranaire catalytique. Une première étape consista en la fonctionnalisation de membranes polymères par polymérisation radicalaire photo-amorcée afin permettre la synthèse et le maintien de nanoparticules métalliques dans la matrice polymère. La fonctionnalisation a été réalisée avec succès pour deux types de monomères anioniques, un monomère cationique et un monomère zwittérionique. Les régimes cinétiques de polymérisation caractérisés par une étape d'induction, une étape de polymérisation rapide ainsi que la consommation du monomère présent en solution ont été mis en avant. Nous avons synthétisé des nanoparticules de palladium de diamètre inférieur à 5 nm, principalement localisées dans la matrice polymère greffé, bien dispersées et ne présentant aucun agrégat. La quantité de nanoparticules a directement été corrélée à la structure du polymère réticulé. Les résultats ont montré la stabilité des nanoparticules incorporées dans les membranes polymères modifiées conduisant au développement d'un procédé propre. Les performances catalytiques des membranes ont été évaluées sur différentes réactions et nous nous sommes particulièrement concentrés sur la réaction modèle de la réduction du p-nitrophenol en p-aminophenol en présence de borohydrure de sodium. Des taux de conversion de 100 % ont pu être obtenus. Les performances catalytiques des différentes membranes ont été appréciées sur différentes configurations de procédé : réacteur batch, contacteur membranaire traversé et contacteur membranaire interfacialThe aim of this work is synthesizing polymer-stabilized metallic nanoparticles inside functionalized polymeric membranes in order to develop catalytic membrane reactors and to test these reactors with model catalysed organic chemical reactions. In order to do so, polymeric membrane support (i. E. Polyethersulfone) is first functionalized by UV photo-induced grafting method with ionogenic polymers capable to immobilize nanoparticle precursors and retain nanoparticles. This surface modification was successfully performed with two types of anionic monomers, one cationic monomer and one zwitterionic monomer. During the process, the polymerization kinetic was found to be characterized by 3 steps: an induction time, a high polymerization rate and the total consumption of the monomer present in the solution. After the successful grafting, catalytic membranes were prepared by incorporating, or by generating in situ, metal catalytic nanoparticles. An effective incorporation of 5 nm palladium nanoparticles, well dispersed and mainly confined in the grafted layer without any aggregation, was found. Futhermore, it was possible to observe an impact of the cross-linked network and the polymer gel grafted layer on the final membrane metal loading. Moreover, results showed that nanoparticles are well trapped inside the membrane matrix inducing the development of a clean process. Finally, the catalytic activity of the different loaded membranes was mainly assessed by the reduction of p-nitrophenol into p-aminophenol and a conversion yield of close to 100% was found
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Tahraoui, Karim. "Hydrodynamique, transferts de matière, mise en œuvre et modélisation d'une réaction catalytique dans un réacteur triphasé Verlifix muni d'un venturi à jet." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL034N.
Full textAbstract:
La recherche porte sur l’étude d’un réacteur Verlifix constitué par l’association d’un venturi à jet placé en amont d’un lit fixe rempli de différents supports. Le taux de rétention dynamique de la phase liquide, la peste de charge dans le lit fixe et la puissance mécanique dégradée dans le réacteur sont précisés pour la colonne vide et la colonne remplie de 4 supports à savoir : une monolithe alvéolaire, des anneaux raschig, des particules d’alumine microporeuses et des billes de verre. Le transfert gaz-liquide dans l’ensemble du réacteur est obtenu par une méthode physique d’oxygénation dynamique de la phase liquide. La mise en œuvre des 4 supports permet d’affirmer que, du point de vue transfert, l’énergie mécanique dégradée est utilisée moins efficacement que dans le venturi. Le transfert liquide-solide au niveau du lit rempli de bulles de verre est précisé par des mesures de dissolution du naphtalène en régime dynamique. Enfin, la mise en œuvre dans le réacteur Verlifix de la réaction d’oxydation catalytique du glucose sur les particules d’alumine imprégnées de platine montre que, dans les conditions opératoires étudiées, la transformation est essentiellement contrôlée par la résistance diffusionnelle de transfert à l’intérieur des particules de catalyseur. De plus, une comparaison de nos résultats avec ceux obtenus par Kifani dans un réacteur Verlifix muni d’un venturi à émulsion nous permet de penser que, dans notre cas, la réaction d’oxydation du glucose ne se fait pas uniquement avec l’oxygène dissous mais aussi par l’intermédiaire de l’oxygène gazeux adsorbé.
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Kongmark, Chanapa. "De la genèse suivie par techniques in-situ à l’utilisation en réacteur catalytique à membrane dense : application au catalyseur molybdate de bismuth." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10031/document.
Full textAbstract:
Les molybdates de bismuth présentent un grand intérêt en catalyse d’oxydation sélective du propylène. Leurs mécanismes de formation ont fait l’objet de nombreuses études mais leur compréhension reste encore incomplète.Dans un premier temps, la formation de γ-Bi2MoO6 au cours de sa synthèse par voie hydrothermale a été suivie in situ par diffraction X combinée à la spectrométrie d’absorption des rayons X (XAS) et à la diffusion Raman. Les mesures ont été réalisées au synchrotron à l’ESRF. Des informations sur la cinétique de réaction ont pu être déduites des données in-situ, mais ont dû être complétées par des analyses physico-chimiques ex-situ. L’étude montre que le catalyseur est généré selon un mécanisme en deux étapes, passant par la formation d’un molybdate de bismuth de structure proche de la fluorine à partir de laquelle se développent les cristaux lamellaires de γ-Bi2MoO6.Ce catalyseur a ensuite été utilisé en mode découplage redox dans l’oxydation du propène. Un Réacteur Catalytique à Membrane Dense (RCMD) dont le principe repose sur une membrane céramique dense, conductrice par ions oxydes O2-, qui sépare de façon étanche deux compartiments alimentés respectivement par l’hydrocarbure et l’air. La membrane de composition Bi25.75Mo10O68.625 adensifiée et mise en forme. L’étude montre que les activités catalytiques de la membrane (Bi25.75Mo10O68.625) seule ou avec le catalyseur (γ-Bi2MoO6) déposé à sa surface peuvent être modulées par l’application d’un courant électrique. L’apport en oxygène est suffisant pour permettre un travail en continu du catalyseur γ-Bi2MoO6 qui devrait être ré-oxydé par l’air co-alimenté avec le propène dans un réacteur classiqueBismuth molybdates have drawn significant research interest because of their catalytic properties for propylene oxidation. Despite several studies dealing with the mechanism of their formation, uncertainties remain.The genesis of γ-Bi2MoO6 under hydrothermal conditions was first elucidated by an in-situ study combining High-Resolution Powder Diffraction (HRPD) / X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) / Raman Scattering. Experiments were carried out at the European Synchrotron Radiation Facility. The informations on the two-step kinetics of reaction which were obtained by these experiments were completed by additional ex-situ characterizations. It was shown that the catalyst is formed via a bismuth molybdate of fluorite structure acting as a template for the layered γ-Bi2MoO6 crystals to be nucleated.In the second part, the catalytic properties of γ-Bi2MoO6 were studied in a the Catalytic Dense Membrane Reactor CDMR in which the reduction and reoxidation of catalyst were physically separated (redox decoupling). Bi25.75Mo10O68.625, known as a good oxide ion conductor, was used as the dense membrane, separating two compartments, one containing air and the other containing propylene to be oxidized selectively. The study has demonstrated that the catalytic activity of the γ-Bi2MoO6 and of the Bi25.75Mo10O68.625 dense membrane itself was modified by applying an electrical bias. In contrast to conventional reactors in which γ-Bi2MoO6 must be reoxidized by air cofed with propylene in a CDMR the oxygen supply is high enough for γ-Bi2MoO6 to operate continuously
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Treguer, Véronique. "Recherche des conditions optimales de mise en contact de particules solides et de gouttelettes dans un réacteur à jets : application au craquage catalytique." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1995. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1995_TREGUER_V.pdf.
Full textAbstract:
Les réacteurs à impact de jets, contenant ou non des phases dispersées, constituent une classe mal connue de réacteurs. Dans le cas du procédé de craquage catalytique trois phases sont mises en jeu : du gaz, des particules de catalyseur et des gouttelettes de charge pétrolière. La zone de mise en contact initiale des jets de réactifs semble particulièrement déterminante pour le rendement global de la réaction. L’objet de ce travail est donc l'étude expérimentale du comportement global des phases continues ou dispersées au cours de leur mise en contact qui s'effectue en des temps de l'ordre de quelques dizaines de millisecondes. À partir de mesures de distributions de temps de séjour sur des maquettes froides le comportement hydrodynamique de la phase continue est déterminé, l'éventuelle influence de la présence des solides étant aussi envisagée. Une étude sur l'efficacité des transferts de chaleur au cours de la mise en contact des particules et de la phase gazeuse est ensuite menée. Par ailleurs l'efficacité de la mise en contact des phases dispersées est caractérisée par l'étude des interactions entre des particules modèles, réactives ou non, et des gouttelettes d'eau. Une réaction test est mise au point et un modèle simple décrivant le comportement des phases dans le réacteur y est associé. L’existence d'une fraction de solides ne participant pas à l'impact des particules et des gouttelettes a ainsi pu être mise en évidence. Ce phénomène est quantifié par certains paramètres dont l'évolution est étudiée en fonction des conditions expérimentales. Il en ressort un certain nombre de conclusions mais aussi de possibilités d'études futures pour une meilleure connaissance des phénomènes.
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Braga, Maria. "Étude des phénomènes de transfert et de l'hydrodynamique dans des réacteurs agités à panier catalytique." Thesis, Lyon 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LYO10011/document.
Full textAbstract:
Parmi les différents outils de laboratoire, les réacteurs agités triphasiques à panier catalytique sont souvent utilisés pour l'acquisition de données cinétiques avec des catalyseurs mis en forme. Malgré sa large utilisation, très peu d'auteurs se sont intéressés à la caractérisation de l'hydrodynamique et des transferts de matière de ces outils. Or, dans les cas de réactions rapides, des limitations hydrodynamiques et/ou au transfert peuvent conduire à des difficultés à discriminer les catalyseurs ou à obtenir des paramètres cinétiques. L'objectif de cette étude était de connaître le domaine d'applicabilité de ces outils et présenter des pistes d'optimisation. Une méthodologie de caractérisation qui couple une étude hydrodynamique et une étude de transfert de matière a été mise en place. L'étude hydrodynamique a permis d'établir une cartographie des régimes d'écoulement gaz/liquide selon les conditions opératoires et les configurations géométriques. Cette étude a permis d'expliquer les résultats obtenus au niveau du transfert de matière, notamment, l'influence de la présence du panier et des bulles de gaz. Dans la configuration actuelle, cet outil semble être limité par le transfert liquide/solide. Ainsi, avec ce système, des études cinétiques pour des réactions avec une constante cinétique cin k pouvant aller jusqu'à 0,02 s-1 pourront être réalisées. Au-delà, l'outil sera inadapté. Pour améliorer cet outil de test, il faut optimiser le réacteur en modifiant le design du panier et de la turbine, et le diamètre de la cuve de manière à maximiser la vitesse radiale à travers du milieu poreux. Il faut aussi éviter la présence d'un régime de contournement du panier par le liquideStationary catalytic basket stirred reactors are often used among the various three-phase laboratory reactors for primary screening of commercial shaped catalysts. Until today, hydrodynamics and mass transfer studies concerning the impact of the presence of the basket in the flow are scarce which can be an obstacle to catalyst screening mainly in the case of fast reactions. The aim of this study is to know the range of applicability of these devices and optimize them if necessary. A characterization methodology that couples hydrodynamics and mass transfer was developed. The hydrodynamic studies allowed establishing a flow regime map of the gas/liquid flow for different reactor designs and operational conditions. This study has allowed as well understanding the influence of the basket and gas bubbles on gas/liquid and solid/liquid mass transfer. For the studied reactor, the liquid/solid mass transfer is the limiting phenomena. This system can however be used for catalyst screening for reaction rate constants smaller than 0.02 s-1. For faster reactions, these devices must be improved by changing the design of basket and impeller and the tank diameter. The optimized configuration should improve de radial flow through the porous medium and avoid the flow bypassing around the basket
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Gueritey, Nicolas. "Valorisation chimique du méthane par oxydation catalytique sélective." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1996. http://www.theses.fr/1996INPL034N.
Full textAbstract:
La conversion du méthane, principal constituant du gaz naturel, en produits valorisables et facilement transportables constitue un enjeu économique important. La réaction de couplage oxydant du méthane est une des voies les plus étudiées pour sa transformation directe en hydrocarbures supérieurs. Le rendement obtenu étant trop faible pour envisager une exploitation industrielle, il est nécessaire de mieux comprendre la réaction afin de pouvoir optimiser les paramètres physiques et cinétiques. Cette réaction est en effet complexe car elle comporte des réactions catalytiques et des réactions radicalaires en phase gazeuse. C'est pourquoi notre objectif était de progresser dans la connaissance du mécanisme par une étude expérimentale mettant en jeu trois réacteurs différents permettant de faire varier séparément les paramètres liés au catalyseur ou à la phase gazeuse. Nous avons par ailleurs fait une étude des phénomènes de diffusion intervenant dans ces réacteurs. La comparaison des résultats obtenus avec ces différents réacteurs a fourni des informations originales. Nous avons alors proposé un mécanisme susceptible de rendre compte de cette réaction, ce qui permet d'adapter les paramètres et le réacteur à la réaction et d'envisager une modélisation. Nous avons ainsi mis au point un réacteur capable de donner de bons rendements en couplage oxydant comme en gaz de synthèse