Contribution à la modélisation progressive d'un réacteur de gazéification du bois à lit fluidisé

Contribution à la modélisation progressive d'un réacteur de gazéification du bois à lit fluidisé PDF Author: Abdallah Amri
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Languages : fr
Pages : 162

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Modélisation de la gazéification du bois par un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, appliquée à un réacteur en lit fluidisé, de façon progressive en quatre étapes : ensemble de réactions en équilibre thermodynamique ; réacteur continu parfaitement agite isotherme ; réacteur parfaitement agité complété par un modèle isotherme à 2 phases qui tient compte des phénomènes hydrodynamiques ; modèle "complet" qui prend en compte la zone de jet. Le modèle du réacteur parfaitement agité s'est avéré le plus indiqué pour l'intégration énergétique de la gazéification du bois dans la boucle de synthèse du méthanol. Détermination des conditions opératoires optimales de la gazéification

Contribution à la modélisation progressive d'un réacteur de gazéification du bois à lit fluidisé

Contribution à la modélisation progressive d'un réacteur de gazéification du bois à lit fluidisé PDF Author: Abdallah Amri
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Modélisation de la gazéification du bois par un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, appliquée à un réacteur en lit fluidisé, de façon progressive en quatre étapes : ensemble de réactions en équilibre thermodynamique ; réacteur continu parfaitement agite isotherme ; réacteur parfaitement agité complété par un modèle isotherme à 2 phases qui tient compte des phénomènes hydrodynamiques ; modèle "complet" qui prend en compte la zone de jet. Le modèle du réacteur parfaitement agité s'est avéré le plus indiqué pour l'intégration énergétique de la gazéification du bois dans la boucle de synthèse du méthanol. Détermination des conditions opératoires optimales de la gazéification

Pyrolyse de bois dans les conditions d'un lit fluidisé

Pyrolyse de bois dans les conditions d'un lit fluidisé PDF Author: Mélina Christodoulou
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Ce travail s'inscrit dans le projet français de gazéification de la biomasse : le projet Gaya. C'est un vaste programme R&D partenarial coordonné par GDF SUEZ et soutenu par l'ADEME. L'objectif du projet Gaya est de développer une filière décentralisée de production de bio-méthane à partir de la gazéification de la biomasse selon un procédé thermochimique de deuxième génération. L'objectif de cette thèse est de réaliser un modèle de pyrolyse de biomasse représentatif des conditions du lit fluidisé de gazéification développé dans ce projet. Un pilote expérimental, le four à image, a été développé pour reproduire au mieux les conditions de chauffage d'un lit fluidisé à 850°C. Ce pilote permet de récupérer l'ensemble des produits de pyrolyse pour une analyse ultérieure. De là, les cinétiques des réactions de pyrolyse sont déterminées par modélisation des processus physico-chimiques et optimisation à partir des résultats expérimentaux. Le craquage des vapeurs primaires de pyrolyse éjectées de la particule de biomasse est étudié durant 300 millisecondes après leur éjection de la particule de biomasse. Ces expériences de craquage sont menées sur le montage expérimental combinant un réacteur tubulaire de pyrolyse et un réacteur parfaitement auto-agité de craquage. Le modèle développé permet de représenter la pyrolyse de la biomasse introduite dans le réacteur de gazéification.

Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la combustion du gaz naturel en réacteur à lit fluidisé

Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la combustion du gaz naturel en réacteur à lit fluidisé PDF Author: Pascaline Pré-Goubelle
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Pages : 363

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LE DOMAINE D'APPLICATION DE LA COMBUSTION DIRECTE DU GAZ NATUREL EN REACTEUR A LIT FLUIDISE CONCERNE LES PROCEDES TELS QUE : LA REGENERATION OU LE TRAITEMENT DE DECHETS DE NATURE DIVERSE (SABLE DE FONDERIE, BOUES A FORT TAUX D'HUMIDITE), LA CALCINATION OU LE FRITTAGE THERMIQUE. DANS CES SYSTEMES, LA REACTION A LIEU NON SEULEMENT EN PHASE SOLIDE, MAIS EGALEMENT EN PHASE HOMOGENE. CETTE DERNIERE PEUT CONDUIRE A UN ECART DE TEMPERATURE SIGNIFICATIF ENTRE LES PHASES BULLE ET EMULSION, CE QUI REMET EN CAUSE L'HYPOTHESE DE L'ISOTHERMICITE DU LIT, HABITUELLEMENT RETENUE POUR CE TYPE DE CONTACTEUR. CETTE ETUDE VISE A AMELIORER LA COMPREHENSION DES MECANISMES MIS EN JEU LORS DE LA COMBUSTION D'UN PREMELANGE GAZEUX EN LIT FLUIDISE CONSTITUE DE PARTICULES INERTES. DANS UN PREMIER TEMPS, UNE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE REALISEE SUR UN REACTEUR PILOTE DE 180 MM DE DIAMETRE. L'INFLUENCE DES PARAMETRES TELS QUE LA TEMPERATURE DU LIT, LA COMPOSITION INITIALE DU MELANGE COMBUSTIBLE, LA HAUTEUR DU LIT, LA VITESSE DE FLUIDISATION, LA TAILLE ET LA NATURE DES PARTICULES, ET LA NATURE DU DISTRIBUTEUR, SUR LE PROFIL AXIAL DE LA CONCENTRATION DES DIFFERENTS CONSTITUANTS (CH#4, O#2, CO#2, CO, NO, NO#2, N#2O) ONT ETE ETUDIES. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT MONTRE QUE LA COMBUSTION DU GAZ NATUREL EST INITIEE AU SEIN DE LA COUCHE FLUIDISEE AU DELA D'UNE VALEUR LIMITE DE LA TEMPERATURE DU LIT (SUPERIEURE A 750C), ET S'EFFECTUE SUIVANT UN PROCESSUS DE REACTION LENTE. CETTE ETUDE A FOURNI DES RENSEIGNEMENTS UTILES POUR LE CHOIX DES CONDITIONS OPERATOIRES PERMETTANT DE REDUIRE LES EMISSIONS DES IMBRULES ET DES POLLUANTS EN SORTIE DU LIT. EN PARTICULIER, IL FAUT SIGNALER QUE PARMI LES PARAMETRES ETUDIES, SEULE LA HAUTEUR DU LIT A UNE INFLUENCE NOTABLE SUR L'AVANCEMENT DE LA REACTION. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UN MODELE A ETE ETABLI POUR LA COMBUSTION DU GAZ NATUREL EN LIT FLUIDISE. CE MODELE REPOSE SUR LES HYPOTHESES DU MODELE D'ASSEMBLAGE DE BULLES, QUI A ETE MODIFIE POUR TENIR COMPTE DES ECHANGES DE CHALEUR ENTRE LES PHASES, AINSI QU'ENTRE LE LIT FLUIDISE ET LA PAROI DU REACTEUR, EN INCLUANT LA CONTRIBUTION DU RAYONNEMENT. LA CONFRONTATION DES RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX A MONTRE UNE BONNE ADEQUATION. L'ETUDE THEORIQUE A PERMIS EN OUTRE D'EXPLIQUER DE MANIERE PLUS PRECISE LES PHENOMENES QUI REGISSENT LE PROCESSUS DE COMBUSTION DU GAZ NATUREL EN LIT FLUIDISE.

Etude expérimentale de pyrolyse et de vapogazéification des boues de STEP en réacteurs à lit fluidisé entre 700 et 900°C

Etude expérimentale de pyrolyse et de vapogazéification des boues de STEP en réacteurs à lit fluidisé entre 700 et 900°C PDF Author: Sid Ahmed Kessas (docteur en génie des procédés).)
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La gazéification des biomasses lignocellulosiques apparaît actuellement comme une solution technologique prometteuse permettant la production d'un gaz à haute valeur ajoutée, utilisable dans de nombreuses applications. Cependant, les tensions qui commencent à apparaître sur le marché du bois incitent les acteurs du secteur à se tourner vers d'autres ressources lignocellulosiques telles que les résidus agricoles, les déchets verts municipaux et les boues de STEP. Suivant les cas, ces déchets sont vus comme des effluents à traiter dont le coût peut être parfois nul ou négatif. L'objectif de ces travaux est de mieux comprendre et modéliser les phénomènes qui se déroulent lors de la gazéification des déchets (boues de STEP et déchets verts municipaux) en lit fluidisé. Dans un premier temps, sont présentés successivement une étude de caractérisation physico chimique et texturale des intrants utilisés ainsi que des chars issus de leur pyrolyse rapide ainsi qu'une étude cinétique portant sur l'influence de la température de pyrolyse et de la nature de l'intrant sur la réactivité de char. Dans un second temps, sont exposés les résultats obtenus lors de la pyrolyse et de la vapogazéification des déchets dans un pilote de pyrogazéification en lit fluidisé entre 700 et 900 °C. Les études paramétriques ont permis de mettre en évidence l'effet des paramètre opératoires (température, rapport massique H2O/intrant, nature de l'intrant et du média fluidisé) sur les performances de la gazéification et d'identifier les paramètres clés permettant de contrôler la composition ainsi que le taux de production du gaz de synthèse. Par ailleurs, à partir des résultats obtenus sont proposés des schémas réactionnels pour la pyrolyse des déchets entre 700 et 900 °C. Enfin, les résultats d'une étude de modélisation du réacteur de gazéification des déchets en lit fluidisé intégrant les réactions de pyrolyse, de vapogazéification du char, de water-gas shift et de reformage des goudrons sont présentés et comparés avec les résultats expérimentaux afin de mieux comprendre l'effet des paramètres opératoires sur les taux d'avancement de différentes réactions.

Étude de la gazéification d'un charbon par thermogravimétrie et dans un réacteur à lit fluidisé

Étude de la gazéification d'un charbon par thermogravimétrie et dans un réacteur à lit fluidisé PDF Author: Mario Saffer
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Pages : 135

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ETUDE EN THERMOBALANCE DE LA CINETIQUE DE VAPOGAZEIFICATION D'UN CHARBON. ETUDE DE LA GAZEIFICATION A L'AIR ET A L'EAU DE CE MEME CHARBON DANS UN REACTEUR A LIT FLUIDISE CONTINU. APPROCHE DE LA CONSTRUCTION D'UN MODELE DU REACTEUR A COUCHE FLUIDISEE EN TENANT COMPTE DE LA REPARTITION DE LA TAILLE DES PARTICULES ET DE LEUR ENTRAINEMENT DANS LE GAZ. RESULTATS DE TESTS DE SENSIBILITE DU MODELE A DES VARIATIONS DES PARAMETRES CHIMIQUES ET HYDRODYNAMIQUES

Modélisation DEM et approche expérimentale de la dynamique d'un système réactif en lit fluidisé dense

Modélisation DEM et approche expérimentale de la dynamique d'un système réactif en lit fluidisé dense PDF Author: Claudia Cadile
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Pages : 347

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Le travail réalisé en collaboration entre l'entreprise CNIM et le laboratoire IUSTI a permis la miseen place d'un outil de simulation numérique afin d'étudier à l'échelle locale différents phénomènescouplés qui se produisent dans un réacteur de gazéification en lit fluidisé dense. L'approche choisie,DEM (Discrete Element Method), est basée sur le suivi de paquets de particules. Les résultats desimulation ont été comparés à des mesures expérimentales réalisées dans les laboratoires IUSTIet LERMAB : mesure de pression dans un lit fluidisé peu profond et caractérisation de la réactionde pyrolyse par suivis temporels de la masse volumique par une méthode innovante et de latempérature de la particule de biomasse ainsi que la composition des gaz produits. À plus grandeéchelle, les prédictions numériques du code ont été comparées à des mesures expérimentales deprofil de vitesse des particules et de mélange et ségrégation issues de la littérature. Les résultatsnumériques du lit fluidisé bisolide sans et avec réactions chimiques, obtenus sont en bon accordavec les mesures expérimentales. Ils ont permis de mettre en évidence le fort couplage entre lesphénomènes hydrodynamiques et thermochimiques.Ces travaux ouvrent de nouvelles perspectives tant sur le plan de l'expérimentation que de la simulation numérique où l'approche DEM retenue a montré un fort potentiel. L'extrapolation dumodèle DEM pour la simulation de la gazéification à des réacteurs industriels reste encore un défiau regard des ressources informatiques.

Évaluation de la ségrégation de la biomasse dans un lit fluidisé et modélisation globale du procédé de gazéification

Évaluation de la ségrégation de la biomasse dans un lit fluidisé et modélisation globale du procédé de gazéification PDF Author: Benjamin Cluet
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L'augmentation croissante de la demande énergétique mondiale entraine une production importante de dioxyde de carbone fossile. Pour limiter ces émissions, les énergies alternatives renouvelables sont prometteuses, et notamment, l'utilisation de la biomasse. C'est dans ce contexte qu'a été mis en place le projet ANR GAMECO par un consortium rassemblant des laboratoires universitaires et des unités de R&D industrielles. Ce projet vise à consolider l'utilisation d'un lit fluidisé bouillonnant de gazéification sous air pour convertir de la biomasse lignocellulosique en gaz de synthèse. Ce travail de doctorat a pour ambition de répondre à l'une des problématiques de ce projet : la répartition des particules de biomasses et de semi-coke ou charbon au sein du lit fluidisé et sa prise en compte dans la modélisation du gazéifieur. L'étude a porté sur des mélanges contenant de l'olivine et des particules de bois de caractéristiques différentes. Les résultats de mélange-ségrégation présentés ont été obtenus grâce à des mesures en maquette froide développée dans le cadre de cette thèse. Les données expérimentales obtenues ont permis de valider et consolider un modèle de mélange-ségrégation de la littérature. La dernière étape de la thèse consiste en la mise en place d'un modèle global du réacteur à lit fluidisé de gazéification de la biomasse pour prédire la productivité et la qualité du gaz produit. Ce modèle intègre les résultats hydrodynamiques précédents auxquels sont couplés des réactions chimiques de conversion de la biomasse (pyrolyse, oxy-gazéification du charbon, craquage des goudrons) provenant de la littérature. Les résultats de ce modèle sont comparés aux résultats obtenus sur une maquette chaude.

Analyse comparative entre les procédés de gazéification de biomasse à lit fixe et à lit entrainé

Analyse comparative entre les procédés de gazéification de biomasse à lit fixe et à lit entrainé PDF Author: Luiz Valcov Loureiro
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Pages : 149

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Comparaison, à l'aide de 2 modèles mathématiques, des performances d'un réacteur à lit fixe et d'un reacteur à lit entraine de gazéification du bois pour la production d'un gaz de synthèse adapte à la fabrication de méthanol. Etablissement prévision des bilans énergétiques et économiques de 2 unités de production de méthanol traitant 100 T/jour de bois par l'un ou l'autre des procédés de gazéification

Modélisation d'un réacteur de gazéification a lit fixe

Modélisation d'un réacteur de gazéification a lit fixe PDF Author: Alexandre Deydier
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Dans le cadre d'une thématique générale du Laboratoire Thermique Energétique et Procédés de Pau consacré à l'étude et à la valorisation des déchets tels que la pyrolyse, la combustion et la gazéification, la thèse se focalise sur la modélisation des phénomènes de transports de masse, de quantité de mouvement et d'énergie en milieu multiphasique multiconstituant réactif dans le cas d'un réacteur de gazéification à lit fixe. La première étape de la modélisation consiste à décrire classiquement le mouvement de chacune des phases continues par les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de la chaleur. Bien qu'à cette échelle les mécanismes soient parfaitement décrits, le passage à la simulation impose une étape d'homogénéisation par prise de moyenne. Ce changement d'échelle, décrit dans ce travail, conduit à un système d'équations homogène à l'échelle locale. Ce modèle est appliqué au cas du procédé de gazéification de déchets de la société Europlasma nommé CHO-Power. Les simulations bidimensionnelles instationnaires du problème ont permis de mettre en lumière les différents mécanismes en présence au cours du procédé ainsi qu'un certain nombre de verrous dans l'obtention du chemin de convergence conduisant au régime permanent.

Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la gazéification étagée de biomasse en lit fixe

Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la gazéification étagée de biomasse en lit fixe PDF Author: Pierre Lamarche
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Languages : fr
Pages : 234

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Book Description
Véritable alternative à la combustion, la valorisation énergétique de la biomasse par gazéification puis cogénération, répond à la double problématique de la production d’énergie et de l’élimination des résidus de bois. Le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d’un outil dédié au dimensionnement des réacteurs de pyrolyse à lit fixe continu à chauffage externe, pour les procédés de gazéification étagée de petite et moyenne puissance (