Dissertations / Theses on the topic 'Gazéification'
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Paviet, Frédéric. "Vapo-gazéification étagée des ordures ménagères." Compiègne, 2007. http://www.theses.fr/2007COMP1721.
Full textAbstract:
A l'heure actuelle, la question du traitement des déchets est au coeur des débats politiques et culturels. Pendant de nombreuses années, l'unique voie de traitement était la mise en décharge. Aujourd'hui, la valorisation des déchets et notamment des ordures ménagères (OM) est une priorité. Les OM sont à la fois des déchets qu'il faut éliminer, mais également un contenu énergétique valorisable. Les pays industrialisés cherchent à développer des alternatives aux techniques d'incinérations classiques. C'est en particulier le cas pour le développement des techniques de thermolyse et de gazéification. La gazéification présente des possibilités beaucoup plus larges que la combustion dans une chaudière, puisqu'elle permet la transformation d'un déchet en un vecteur énergétique : le gaz de synthèse. L'utilisation la plus courante est le couplage avec un moteur à gaz pour la cogénération d'électricité et de chaleur. Mes travaux de recherche se sont tout d'abord orientés vers l'établissement des bilans masse et énergie d'une unité de gazéification. Ces bilans ont permis de déterminer la répartition théorique de la matière et de l'énergie, lors des différentes phases du traitement par gazéification des ordures ménagères. Ensuite, je me suis intéressé à l'étude de la cinétique de gazéification à la vapeur d'eau de plusieurs cokes produits à partir de la pyrolyse de plusieurs constituants des OM. J'ai établi les cinétiques intrinsèques de gazéification de plusieurs cokes. Ces cinétiques ont permis de dimensionner un gazéifieur à lit fluidisé. Nous avons également observé que lorsque la hauteur du lit de char augmente, la vitesse globale de réaction du char diminue. C'est pourquoi j'ai développé un modèle original de diffusion réaction qui permet de prendre en compte les phénomènes de transferts de matière et chaleur au sein d'un lit de particules de coke. Le modèle a été validé expérimentalement. Enfin, mes travaux se sont concentrés sur le craquage des goudrons. C'est un point essentiel dans le développement des procédés de gazéification. La majeure partie de l'énergie d'un déchet se retrouve sous forme de goudrons. Or, les teneurs en goudrons du gaz de synthèse doivent être nulles pour être compatible avec les exigences des moteurs à gaz ou des turbines. Il faut donc transformer les goudrons en gaz incondensables et séparer la partie condensable du gaz de synthèse. Dans cette optique, je me suis intéressé au craquage thermique des goudrons. Les cinétiques de craquage sont lentes et la conversion des goudrons ne peut être totale qu'à haute température et long temps de séjourIn recent years, the quantity of municipal solid wastes (MSW) has increased significantly in the EU and other industrialised and developing countries raising the question of its sustainable disposal management. Within the waste management hierarchy, thermal disposal especially gasification with energy recovery is a desired and viable option. The gasification of solid fuels such as biomass is one of the most promising technologies for thermo chemical conversion. This process leads to a fuel gas suitable for efficient gas turbines feeding. The successfful design and modelling of a gasifier requires reliable kinetic data. The purpose of this work is first to study the steam gasification kinetics of chars produced by municipal wastes pyrolysis. The MSW are modelled as a mixture of four organic constituents: paper, wood, plastics, and vegetables. The various char samples are obtained by pyrolysis of each waste constituent, in a fixed bed reactor. These chars are used as raw materials in steam gasification experiments. The kinetics parameters, with respect to H20, together with the influence of the char's physical properties are experimentally determined. A kinetic expression for the gasification reaction, based on the random pore model is deduced. Then 1D isothermal and non-equimolar reaction-diffusion model is developed in order to assess the diffusional effects taking place during steam gasification in a fixed bed. The model takes into account local chemical reaction rate and effective transport properties dependant on time and position within the char bed. Inter particle diffusion and structural changes of the char bed during the gasification are taken into account. The model shows a good agreement with the experimental results, obtained at various bed heights, and point out the relevant rote played by diffusional effects within a fixed bed reactor. The kinetic results are used to estimate, in a down dyaft gasifier, the total carbon yield conversion as a fonction of botte the mass fraction of stagnant zones within the bed char and of the characteristic length of these stagnant zones. Finally, in thermal treatment main of the initial energy is transformed into tar. The spontaneous tar decomposition by thermal treaent is investigated. The thermal cracking kinetic of MSW pyrolysis vapours is established
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Amahzoune, El Mustapha. "Pyrolyse-flash et gazéification d'anas de lin." Toulouse 3, 1987. http://www.theses.fr/1987TOU30296.
Full textAbstract:
La valorisation énergétique des anas de lin obtenus du teillage de la plante pour en dégager les fibres textiles est réalisée par voie thermique. Ce traitement est une pyrolyse-flash effectuée entre 700 et 1000° C, sous des débits variables de gaz de balayage, éventuellement en présence d'un catalyseur. Dans la première partie, l'influence de la température et du gaz vecteur, azote, est étudiée : une température élevée favorise la décomposition des anas de gaz légers. A 1000°C, avec un débit d'azote de 1 l/min le gaz contient : hydrogène : 29 % ; monoxyde de carbone : 42 % ; dioxyde de carbone : 11 % ; méthane : 15 % ; hydrocarbures en C2 : 3 %. Le taux de gazéification du carbonne dépasse 80 %. La deuxième partie concerne l'influence de quantités croissantes d'oxygène dans le gaz de balayage : le taux de gazéification du matériau atteint 98 % à 1000 °C. Des teneurs relativement faibles d'oxygène, 5 %, conduisent à un gaz de pouvoir calorifique supérieur encore élevé, 16200kJ/Nm3 à 900°C. L'étude en présence de plusieurs catalyseurs montre l'action particulière d'un acier ayant subi un traitement spécifique : la production de méthane est augmentée, 24 % à 900°C, ce qui entraine une élévation du pouvoir calorifique du gaz, P. C. S. = 19400KJ/Nm3. Les résultats obtenus pour la pyrolyse-flash des anas de lin sont confrontés aux résultats bibliographiques obtenus pour la cellulose et le bois ; ils montrent que dans un état de division semblable les anas et le bois sont des matériaux très comparables sur le plan de leur valorisation énergétique. Par ailleurs, la comparaison avec es résultats de la carbonisation lente classique met en valeur l'efficacité de l'effet de flash thermiqueEnergetic valorization of flas straw by a thermic way is studied. A thermal treatement , flash pyrolysis, is realised under various flow of carrier gas, the emperature range being 700-1000°C ; in some cases a catalyst is used. In the first part, temperature and carrier gas flow, nitrogen, influence on gas composition is studied : high temperature favours flax straw decomposition into light gases. At 1000°C, and 1 l/min nitrogen flow, the gas composition is : hydrogen 29 %, carbon monoxyde 42 %, carbon dioxyde 11 %, methane 15 %, other hydrocarbon, C2, 3 % ; carbon gasified ratio is about 80 %. In the second part, pyrolysis-gasification is studied with a carrier gas containing oxygen (until reaching the air composition) ; carbon gasified ratio reaches 98 % (1000°C). With 02 % = 5 the Gross CalorificValue, GCV, of the pyrolysis gas is 16200 KJ/Nm3 at 900°C. Several catalysts have been used ; a steel specifically treated is particularly active : methane production is increased, 24 % at 900°C, and so is the GCV of the gas, 19400KJ/Nm3. Flash -pyrolysis of flax straw results are similar with those of cellulose and wood finely divided. By the side, comparison between classic carbonisation and flash pyrolysis shows the great efficiency of the thermic flash
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Le, Dirach Jocelyn. "Contribution à l'industrialisation d'un procédé de gazéification." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2008. http://www.theses.fr/2008INPL024N.
Full textAbstract:
La diversification des sources d’énergies s’appuyant sur les énergies renouvelables doit contribuer à réduire la part des énergies fossiles dans la production d’électricité, en accord avec les directives européennes qui prévoient, pour la France de produire 21% de notre énergie à partir d’EnR en 2010.Les travaux rapportés dans ce mémoire s’attachent à l’industrialisation d’un procédé de gazéification de bois en vue de la production de chaleur et d’électricité. Des expériences de pyrolyse rapide de bois ont été menées sous diverses conditions expérimentales (densité de flux entre 0.9 et 6.3 MW/m², humidité entre 0 et 60%) pour comprendre et analyser les phénomènes fondamentaux impliqués lors de la gazéification du bois. Les divers produits (char, vapeurs et gaz) sont récupérés et analysés. Les résultats permettent de déterminer les rendements en chacun des produits pour différentes conditions expérimentales.La modélisation numérique du phénomène de pyrolyse du bois a ainsi été réalisée en se basant sur les données cinétiques fournies par la littérature puis comparée aux résultats expérimentaux. Même s’il n’y a pas concordance parfaite, les ordres de grandeur sont respectés. Ces modèles servent de base à la modélisation d’un réacteur de gazéification basé sur le réacteur DFB de Güssing incorporant la description hydrodynamique, la pyrolyse du bois, la gazéification du char et les réactions des vapeurs et des gaz. Ce modèle permet ainsi de déterminer l’efficacité du réacteur et ses différents paramètres opératoires.Mots clés : bois, pyrolyse, gazéification, processus élémentaires, modélisation, Güssing, énergies renouvelables, lit fluidisé circulant, génie des procédésDiversification of energy sources based on renewable energies must contribute to reduce the share of fossil fuels in power generation, in agreement with the European directives which impose to France to generate 21% of its energy from renewable energies before 2010.The present work reported in this manuscript focus on the industrialization of a wood gasification process for the production of heat and electricity. Experiments of wood fast pyrolysis were performed under various experimental conditions (flux density between 0.9 and 6.3 MW/m2, moisture between 0 and 60%) for understanding and analysis of fundamental phenomena related to the gasification of wood. The various products (char, condensible vapours and gases) are recovered and analyzed. The results help to determine the yields of each of the products for various experimental conditions.The numerical modeling of wood pyrolysis phenomena has been achieved on the basis of kinetic data found through literature review and then compared to the experimental results. Even if there is no perfect agreement, orders of magnitude are respected. These models are used as a basis to develop a gasification reactor model for Güssing DFB reactor, including the hydrodynamics description, wood pyrolysis, char gasification, vapours and gases reactions. This model is used to determine the efficiency of the reactor and its various operating parameters
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Deydier, Alexandre. "Modélisation d’un réacteur de gazéification a lit fixe." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3012/document.
Full textAbstract:
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 permanentOne of the thematics of the “Laboratoire Thermique Energétique et Procédés de Pau” is the study and the valorization of waste as pyrolysis, combustion and gasification for example. In this context, this work deals with modeling of heat, mass and momentum transport in a multiphase multi components reactive medium for a fixed bed gasifier. Conservation equations are first written for each phase. The macroscopic partial differential equations are expressed by integrating these microscopic conservation laws over a representative volume. This change of scale, described in this work, leads to a homogeneous system of equations. This model is applied to the case of the gasification of waste process of the Europlasma company named CHO-Power. The unsteady two-dimensional simulations of the problem allowed to highlight the different mechanisms present during the process and a number of locks in obtaining convergence path leading to the steady state
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Schmitt, Nicolas. "Etude du comportement thermomécanique du charbon dans le cadre de la gazéification souterraine : analyse de la stabilité d'une liaison de gazéification." Paris 6, 1987. http://www.theses.fr/1987PA066618.
Full textAbstract:
Rèsultats d'essais de caractérisation du comportement thermomécanique du charbon anthracite du bassin houiller d'esterelles). Définition des paramètres d'un modèle de comportement du charbon. Etude des conditions permettant d'assurer la stabilité de la liaison entre les deux forages dans le procède de gazéification par co-courant: modèle mathématique simplifie avec une liaison obtenue par forage dirige. Essais sur maquette consistant en des tubes épais de charbon soumis à différents types de chargement thermomécaniques. On propose pour ce charbon un critère de stabilité mécanique pour la liaison base sur une pression minimale de soutènement en fonction du niveau d'échauffement du massif
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Morin, Mathieu. "Gazéification de la biomasse en double lit fluidisé circulant : étude des réactions élémentaires de gazéification et de combustion du char et de reformage des goudrons." Thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://www.theses.fr/2017INPT0089/document.
Full textAbstract:
La conversion thermochimique à haute température (>700°C) de la biomasse en double lit fluidisé circulant est une voie alternative aux énergies fossiles (pétrole, charbon) pour la production d’un gaz de synthèse à haute valeur énergétique, utilisable dans de nombreuses applications. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodologies et des outils théoriques et expérimentaux permettant d’accéder aux cinétiques des transformations élémentaires (pyrolyse de la biomasse, gazéification et combustion du char, craquage et reformage des goudrons) présentes dans le procédé de gazéification de la biomasse en double lit fluidisé circulant. Dans un premier temps, un mini-réacteur à lit fluidisé fonctionnant entre 300 et 1000°C avec une alimentation en gaz parfaitement contrôlée (N2, O2, H2, H2O et goudrons) a été conçu et mis au point au Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse. Un système d’échantillonnage et d’analyse de la phase gaz permet de quantifier en continu les fractions molaires des gaz incondensables et des goudrons produits. Une étude hydrodynamique et thermique a permis de déterminer les points de fonctionnement du réacteur pour chaque transformation élémentaire étudiée. Dans un second temps, les études de gazéification et de combustion du char ont été réalisées dans le mini-réacteur à lit fluidisé. L’influence de nombreux paramètres opératoires (température, pression partielle des différents constituants) a permis de comprendre la formation des différents produits et de modéliser les cinétiques de transformation du solide. Dans le cas de la combustion du char, un mécanisme réactionnel a également été établi et la cinétique obtenue en lit fluidisé a été comparée à celle déterminée par analyse thermogravimétrique. Enfin, une étude sur le reformage d’un goudron modèle (toluène) en lit fluidisé a mis en évidence l’effet de l’atmosphère réactionnelle sur le mécanisme de dégradation du toluène sur l’olivine et le charThe thermochemical conversion of biomass at high temperature (>700°C) in Fast Internally Circulating Fluidized Bed (FICFB) is a promising alternative route to fossil fuels (oil, coal) to produce syngas which can be used in several applications. The aim of the present work is to develop methodologies as well as theoretical and experimental tools for determining the intrinsic kinetic of biomass transformations (biomass pyrolysis, char gasification and combustion, cracking and reforming of tars). Firstly, a fluidized bed reactor has been designed and built at the Laboratory of Chemical Engineering (LGC). This reactor can operate for temperatures between 20 and 1000°C with a well-defined gas supply (N2, O2, H2, H2O and tars). A sampling and analysis gas system enables the continuous quantification of the non-condensable gases and tars molar fractions. A hydrodynamic and thermal study enabled the determination of the operating conditions for each experimental study. Secondly, the char gasification and combustion was performed in the fluidized bed reactor. The influence of the operating conditions (temperature and compounds partial pressure) led to the modelling of the different solid transformation kinetics. Besides, in the case of char combustion, a reaction scheme was proposed and the kinetic obtained in the fluidized bed was compared to that obtained in a thermogravimetric analyzer. Finally, a study on the tar reforming in a fluidized bed reactor highlighted the effect of the reactive atmosphere on the reaction scheme of toluene conversion over olivine and char
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Amri, Abdallah. "Contribution à la modélisation progressive d'un réacteur de gazéification du bois à lit fluidisé : application à l'intégration énergétique du réacteur dans la boucle de synthèse du méthanol." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1987. http://www.theses.fr/1987ECAP0042.
Full textAbstract:
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
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Boujjat, Houssame. "Modélisation, optimisation et extrapolation d’un réacteur solaire de gazéification de biomasse." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI049.
Full textAbstract:
La présente thèse propose d’étudier un réacteur solaire à jet pour la gazéification de biomasse de l’échelle du laboratoire à l'échelle industrielle en combinant simulations numériques et expérimentations. Un modèle numérique multiphysique a été développé à l’aide du logiciel de CFD Fluent© pour simuler la gazéification de particules de bois à la vapeur dans le réacteur solaire. Le modèle développé tient compte de l’écoulement diphasique solide/gaz grâce à une approche DPM (Discrete Phase Modelling) en interaction avec le rayonnement et la chimie. Une étape de validation expérimentale à 1200°C a montré des rendements sur gaz froid supérieur à 1 grâce à la valorisation de l’énergie solaire et un taux de conversion du carbone approchant 80%. Le modèle a permis d’acquérir des informations clés sur le déroulement du processus de gazéification au sein de la cavité solaire et d’identifier des pistes d’amélioration du procédé. L’utilisation de matériaux de lit inertes en suspension dans la cavité s’est avérée judicieuse. Cette piste a été étudiée à la fois par simulation numérique grâce à une approche granulaire Eulérienne, puis sur banc expérimental à 1200°C et 1300°C. Une amélioration maximale relative du rendement carbone de 8% a ainsi été atteinte. L’un des obstacles critiques à l’extrapolation du réacteur est dû à la variabilité de l’énergie solaire qui entrave la continuité du procédé. Afin d’assurer une production continue de gaz indépendamment de la ressource solaire, l’hybridation du réacteur par oxy-combustion partielle de la charge a été étudiée. Il a été montré que l'injection contrôlée d'O2 durant les périodes de faible énergie solaire est une solution pertinente pour contrôler la température du procédé. Un modèle dynamique 0D a ensuite été développé pour prédire l’évolution de la température et la production de syngaz à l’échelle du MWth selon deux modes de chauffage : solaire et hybride solaire-combustion. Des simulations annuelles ont été par la suite réalisées pour prédire les performances du réacteur, la consommation des réactifs et les volumes de gaz produits. Ces données ont été utilisées pour analyser la faisabilité technico-économique du procédé pour la production industrielle de dihydrogèneThe present thesis proposes to study a novel spouted bed solar reactor for biomass thermochemical gasification from laboratory to industrial scale by combining numerical simulations and lab-scale experimentations. The main objective is to provide new insights into the reactor operation in order to improve its performance, flexibility and industrial integration. A multiphysics numerical model of the reactor was developed using the Fluent© software for the simulation of solar steam gasification of wood particles. The model takes into account the two-phase solid/gas flow using the DPM (Discrete Phase Modelling) approach in interaction with radiation and chemistry. An experimental validation step at 1200°C showed Cold Gas Efficiencies higher than 1 thanks to the efficient valorization of solar energy and a Carbon Conversion Efficiency approaching 80%. The simulations provided key information on the particles solar conversion within the solar cavity and allowed to identify paths for improving the conversion. The use of inert bed materials as a heat transfer medium inside the cavity appeared judicious. This solution was examined both numerically using a granular Eulerian approach, and experimentally at 1200°C and 1300°C. A maximum relative improvement of the carbon conversion efficiency by 8% was this way achieved. The variability of solar energy is one of the critical obstacles hindering the scale-up of the technology. In order to ensure a continuous syngas production whatever the solar resource, the solar reactor was hybridized thanks to partial feedstock oxy-combustion. The study showed that the injection of a controlled amount of O2 is a relevant solution to overcome solar energy variability and to control the reactor temperature. A dynamic 0D model was then developed to predict the temperature and syngas production evolution at MWth scale according to two heating modes: solar-only and hybrid solar-combustion. Annual simulations were subsequently performed to predict reactor performance, reactants consumption and gas production volumes. These data were used to analyze the technical and economic feasibility of the process for the industrial production of hydrogen
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Nowakowska, Milena. "Conversion thermique des goudrons provenant de la gazéification de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0092/document.
Full textAbstract:
Les goudrons, composés lourds limitant le fonctionnement optimal des procédés thermochimiques de valorisation de la biomasse, ont été étudiés pour mieux comprendre leur formation, leur maturation et leur décomposition. L’étude détaillée de la décomposition des trois molécules modèles représentant les goudrons issus de la biomasse a été réalisée en réacteur auto agité par jets gazeux. Les molécules étudiées étaient l’anisole et le guaiacol, représentant les goudrons primaires issus de la lignine ainsi que le 5-méthylfurfural représentant les goudrons primaires issus de la cellulose. L’étude expérimentale de pyrolyse et d’oxydation a été réalisée à pression atmosphérique, pour un temps de passage de 2 s, à haute dilution et sur une large gamme de températures. L’oxydation a été étudiée dans les conditions stœchiométriques ([phi]=1). Les produits de réaction pour chacun des composés ont été quantifiés par chromatographie en phase gazeuse et identifiés par couplage avec la spectrométrie de masse. Des mécanismes cinétiques détaillés de pyrolyse et d’oxydation, basés sur un modèle de combustion des aromatiques légers, ont été développés pour toutes les molécules étudiées et validés à partir des résultats expérimentaux. Les trois modèles prédisent correctement la conversion des réactifs et la formation des produits majeursTars are compounds limiting the optimal operation of thermochemical processes of biomass conversion. The reactions of these compounds were studied to better understand their formation, maturation and decay. The study of the decomposition of three model compounds from biomass was conducted with a jet stirred reactor. The studied compounds were anisole and guaiacol, representing the primary tars from lignin and the 5-methylfurfural, representing the primary tars from cellulose. The pyrolysis and the oxidation of these compounds were performed at atmospheric pressure, at a residence time of 2 s and at high dilution, and for a wide range of temperatures. The oxidation was carried out in stoichiometric conditions ([phi]= 1). Reaction products were quantified by gas chromatography and identified using mass spectrometry. Detailed kinetic mechanisms for the pyrolysis and oxidation (based on a combustion model for light aromatics) have been developed for each compound. Models predict well the conversion of reactants and the formation of the main products
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Gerun, Luc. "Étude numérique et expérimentale de la valorisation énergétique du bois par gazéification." Nantes, 2007. http://www.theses.fr/2007NANT2061.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l’étude numérique et expérimentale de la gazéification, procédé de conversion thermochimique de la biomasse (déchets boisés, paille,…) en gaz combustible, qui est ensuite utilisé en chaudière, moteur ou turbine à gaz pour produire de l’énergie « verte ». La gazéification fait intervenir trois étapes, étudiées successivement dans ce manuscrit : séchage/pyrolyse : la biomasse est séchée puis convertie en gaz, en goudrons et en coke (« charbon de bois ») sous l’action de la chaleur ; oxydation : les gaz produits sont partiellement brûlés avec de l’air pour fournir la chaleur nécessaire aux autres réactions chimiques endothermiques ; réduction : les gaz réagissent avec le coke pour produire un gaz pauvre valorisable. L’étude séparée de ces trois étapes et la simulation de leur fonctionnement ont permis d’identifier les « paramètres-clé », que sont la vitesse et la température de chauffe pour la pyrolyse, le débit d’air et sa vitesse d’injection pour l’oxydation, la température et le temps de résidence pour la réduction. Toutes ces observations ont conduit à l'élaboration d'un prototype, composé de trois réacteurs pour séparer physiquement les trois étapes. L’objectif est d’optimiser les paramètres de fonctionnement pour réduire la production de goudrons, l’un des principaux freins au développement de la gazéification. Son fonctionnement est prometteur car il produit un gaz satisfaisant les tolérances des moteurs : PCI d'environ 5,2 MJ. Nm-3, absence de goudrons lourds, concentration des HAP inférieure à 10 mg. Nm-3. Il ouvre donc des perspectives encourageantes pour développer un gazogène optimisé pour les installations de petite et moyenne puissanceGasification is a thermochemical process of biomass (wood waste, straw,…) conversion into fuel gas, which is then used to run boiler, engine or gas turbine and thus to produce “green” energy. Gasification can be divided into three main steps, which occur successively: drying/pyrolysis: the biomass is dried then converted into gas, tar and coke under the action of heat; oxidation: the produced gas is partially burnt with air to provide the heat necessary to the other endothermic chemical reactions; reduction: the produced coke reacts with gases and is converted into gas. The study of these three stages made it possible to identify, characterize and simulate their operation. The key-parameters are the heating rate and the final temperature for pyrolysis, the air flowrate and its injection velocity for oxidation, the temperature and the residence time for the reduction. All these observations led to making of a prototype, composed of three engines to separate the three stages physically. The objective is to optimize the parameters of operation to reduce the production of tar, one of the principal barriers to the development of the gasification. Its operation is promising because it produces a gas satisfying the tolerances of the engines: LHV of approximately 5,2 MJ. Nm-3, absence of heavy tar, PAH concentration lower than 10 Mg. Nm-3. It thus opens encouraging prospects to develop a commercial gasifier optimised for the installations of small to average power
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Ourkiya, Rabah. "Couplage de réactions exo- et endothermiques : induction de la carboxy- ou de la vapogazeïfication de carbones par de faibles quantités d'oxygène vers 500°C." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1990. http://www.theses.fr/1990INPL036N.
Full textAbstract:
La carboxy- et la vapogazeification de carbones ne deviennent effectives qu'à des températures de l'ordre de 800c. On montre que la présence de faibles quantités d'oxygène dans la phase gazeuse induit ces réactions à des températures globales de l'échantillon bien inférieures. Des gazéifications sont effectuées, dans les mêmes conditions, avec 1% d'oxygène dilue soit par un gaz inerte pur, soit par un mélange contenant 10 a 50% de dioxyde de carbone ou de vapeur d'eau. L'étude est conduite sur un coke de saccharose très pur et trois cokes métallurgiques. La comparaison des évolutions des vitesses de gazéification et des textures poreuses met en évidence une contribution à la réaction du dioxyde de carbone ou de la vapeur d'eau qui passe par un maximum entre 420 et 600c. L'énergie nécessaire aux carboxy- ou vapogazeification endothermiques est fournie par l'oxygazeification limitée mais très exothermique. Pour interpréter les faits expérimentaux, on modélise les transferts de matière et de chaleur à l'intérieur d'un grain de carbone poreux. On calcule les profils de concentration en oxygène, de température et de vitesse de la réaction endothermique. Les phénomènes mis en évidence, dont l'interprétation est délicate, montrent notamment qu'un matériau carbone mis au contact de dioxyde de carbone ou de vapeur d'eau a une température à laquelle l'attaque est réputée ne pas avoir lieu peut en présence de traces d'oxygène devenir le siège d'une corrosion pernicieuse en profondeur
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Belghit, Abdelhamid. "Etude theorique et experimentale d'un gazeifieur solaire de matières carbonees en lit poreux mobile." Perpignan, 1986. http://www.theses.fr/1986PERP0020.
Full text
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Bennini, Souad. "Mise au point d'une méthode d'analyse des mécanismes de pyrolyse du bois à haute température à l'aide de matériaux marqués." Toulouse 3, 1989. http://www.theses.fr/1989TOU30147.
Full textAbstract:
Le travail presente s'inscrit dans une thematique visant a la valorisation de la biomasse vegetale a des fins energetiques. La methode de valorisation choisie est la pyrolyse-flash qui conduit a des gaz combustibles. La maitrise des processus de gazeification, en particulier en vue de l'obtention de gaz propres, necessite une meilleure connaissance des mecanismes de rupture des macromolecules vegetales. Une methode originale d'etude de ces mecanismes est developpee dans ce travail. Elle met a profit la possibilite d'obtenir des lignocelluloses marquees selectivement au niveau de la lignine au cours de la sa biosynthese grace a l'incorporation de divers precurseurs marques. La degradation thermique des lignocelluloses est obtenue par pyrolyse-flash au four a image. L'analyse de la repartition des atomes marques dans les produits de pyrolyse a permis de montrer que la lignine est fortement impliquee dans la formation des goudrons; la part gazeifiee est formee principalement d'hydrogene, d'oxyde de carbone et de methane. La faisabilite de la methode a ete etalie dans des conditions accessibles a l'experimentation au laboratoire. Les conditions de gazeification optimale ont ete determinees et un schema de comportement des echantillons base sur l'application d'un modele thermique simple est propose
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Dupont, Capucine. "Vapogazéification de la biomasse : contribution à l'étude de la phénoménologie entre 800 et 1000 °C." Lyon 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LYO10219.
Full textAbstract:
Ces travaux s'inscrivent dans le cadre du projet Biocarb, lancé par le Commissariat à l'Énergie Atomique, et qui vise à développer un procédé de fabrication de carburant à partir d'un gaz de synthèse (H2, CO) obtenu parconversion thermochimique de la biomasse. L'objectif est de mieux comprendre le processus de vapogazéification de la biomasse entre 1073 et 1273 K, dans des conditions de chauffage rapide, caractéristiques d'un réacteur à lit fluidisé. Grâce à l'analyse des temps caractéristiques des différents phénomènes physiques et chimiques à l'échelle de la particule, nous avons mis en évidence que la transformation se déroule en deux étapes successives : (i) la pyrolyse de la biomasse, limitée à la fois par la réaction chimique et par les transferts de chaleur pour des particules de 0. 5 mm ; (ii) la vapogazéification du résidu, s'opérant en régime chimique dans ces conditions. La phase gaz produit lors de la transformation peut être modélisée simplement par un système de cinq espèces (H2, CO, CO2, CH4, H2O) régi par deux réactions indépendantes ; (i) la réaction de vaporeformage de CH4 limitée cinétiquement à ces niveaux de température (1073 K
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Vîjeu, Rãzvan Andrei. "Étude de la gazéification des déchets de bois : modélisation thermochimique pour la production des combustibles gazeux propres." Nantes, 2009. http://www.theses.fr/2009NANT2017.
Full textAbstract:
Dans un contexte économique et environnemental favorable au développement des énergies renouvelables, la gazéification s’averre une technologie viable pour la valorisation énergétique des déchets de biomasse et plus particulièrement de bois. Les travaux présentés dans ce rapport font partie d’un axe de recherche plus ample sur la gazéification étagée, dans laquelle les trois phases (séchage/pyrolyse, combustion partielle et réduction) se déroulent dans des réacteurs séparées. L’étude théorique se concentre sur la phase de séchage/pyrolyse et sur la phase de réduction. Le modèle 2D développé pour la phase de séchage/pyrolyse repose sur une méthode nodale de transfert de chaleur et utilise des mécanismes simples pour la décomposition thermochimique du bois et le transfert de masse au sein du réacteur. Un modèle similaire et également développé pour la phase de réduction mais en configuration 1D. Il prend en compte les réactions de gazéification le à l’eau, au dioxyde de carbone à l’oxygène et à l’hydrogène, mais aussi l’équilibre en phase gazeuse par la réaction d’échange eau-gaz. Les deux modèles sont validés en utilisant des données expérimentales obtenues en laboratoire ou de la littérature. Dans le cadre d'une approche purement exploratoire, les connaissances acquises pendant l’étude théorique on permis la conception et la construction d’un gazogène pilote étagé à trois réacteurs, spécialement conçus pour les trois phases de la gazéification. Les données expérimentales obtenues aideront l’optimisation des processus et permettront de proposer les démarches à suivre pour amener l'installation plus proche d'une éventuelle phase pré-commercialeIn the actual economical and environmental context, favorable to the development of renewable energies, gasification proves to be a viable technology for the energetic valorization of biomass waste, and in particular of wood waste. The work presented in this report is part of a wider research oriented on staged gasification, in which the three main phases (drying/pyrolysis, partial combustion and reduction) have their own separate reactors. The theoretical study concentrates on the phases of drying/pyrolysis and reduction. The 2D model developed for the first phase is based on a nodal heat transfer method and uses simple mechanisms for thermal decomposition of wood and for mass transfer within the reactor. A similar model is also developed for reduction but in 1D configuration. It takes into account the reduction reactions with water, carbon dioxide, oxygen and hydrogen and also the water-gas shift reaction for the gas phase equilibrium. The two models are validated using experimental laboratory data or literature data. In a purely exploratory approach, the knowledge acquired during the theoretical study allowed the design and construction of a pilot gasifier, containing three reactors especially developed for the three phases. The experimental data obtained aids the process optimization and highlights the steps to be taken towards an eventual pre-commercial state
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Lacroix, Nicolas. "Analyse du couplage digestion anaérobie - gazéification pour le traitement des boues d'épuration." Mémoire, École de technologie supérieure, 2014. http://espace.etsmtl.ca/1306/1/LACROIX_Nicolas.pdf.
Full textAbstract:
Les boues d’épuration sont le résultat d’un processus chimique ou biologique visant à séparer la matière solide de l’eau des effluents résultant d’activités humaines. Sans ce processus de séparation, la capacité d’autoépuration des milieux récepteurs serait rapidement excédée et la qualité des cours d’eau serait grandement affectée, ce qui aurait un impact direct sur la santé des écosystèmes et des humains. Toutefois, les processus d’épuration impliquent la gestion de grandes quantités de boue. La digestion anaérobie comme méthode de réduction et de stabilisation constitue un pas dans la bonne direction. Néanmoins, cela ne permet que de régler partiellement le problème de la disposition des boues d’épuration. La gestion de cette matière constitue malheureusement encore un maillon faible dans le bilan environnemental des stations d’épuration puisque environ les deux tiers sont encore incinérés ou enfouis au Québec (Canada) en dépit des efforts investis.
Cette recherche a eu pour objectif d’identifier et d’analyser une méthode de récupération de l’énergie des boues tout en tentant de conserver les propriétés fertilisantes. Une attention particulière a alors été accordée à l’évaluation de la synergie d’un couplage entre la digestion anaérobie et la gazéification. La priorité est mise sur la limitation de l’utilisation de combustibles fossiles et sur les effets de déperditions abiotiques ou d’appauvrissement de la matière organique et des minéraux. La démarche scientifique est basée sur l’évaluation des bilans de masse et d’énergie à partir des paramètres mesurés dans des conditions réelles pour la digestion anaérobie (station d’épuration de la Ville de Châteauguay) et pilotes pour la gazéification.
L’un des principaux défis rencontrés concerne la faible siccité du digestat et son pouvoir calorifique réduit. Néanmoins, il a été évalué que le couplage permettrait de dégager un surplus de 7,4 et 4,1 GJ par tonne métrique anhydride de boue sous forme de biogaz et d’énergie à basse température respectivement. De plus, le phosphore total a été conservé à 95% durant la gazéification en plus de doubler sa concentration dans le produit final.
Ce couplage technologique présente de nombreux avantages mais également d’importants défis techniques. Il ne fait nul doute qu’il pourrait être mis en oeuvre et que cela constituerait une amélioration par rapport aux méthodes d’élimination actuelles. Une évaluation du bilan exergétique et l’analyse du cycle de vie permettrait de mieux situer cette approche dans le contexte québécois et ailleurs afin de favoriser la prise de décision.
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Lemoine, Alan. "Gazéification pyrolytique de la graine de canola par lit jaillissant par plasma." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2001. http://hdl.handle.net/11143/5485.
Full textAbstract:
Le projet de recherche présenté fait suite aux travaux de gazéification pyrolitique de coke de pétrole réalisé à l'Université de Sherbrooke. La technologie repose sur l'utilisation d'un lit jaillissant par jet de plasma thermique comme source de chaleur. Le lit jaillissant ou lit soufflé est communément utilisé dans le séchage de grains venant de récoltes agricoles. Le lit jaillissant est une méthode très efficace pour le transfert de chaleur des gaz venant de la source de chaleur aux particules générant le lit. Ce projet porte particulièrement sur la gazéification pyrolitique de la graine de canola pour la génération de gaz qui pourront être utilisés dans plusieurs applications comme la production d'hydrogène, la production de carburant synthétique et la production d'énergie électrique. L'objectif principal de ce projet est de vérifier si le lit jaillissant par plasma est une technique qui s'applique à la gazéification de biomasse. Ce projet tente de vérifier sur une base expérimentale seulement, la possibilité d'utiliser un plasma thermique comme source de chaleur et le lit jaillissant comme technique de transfert de masse et d'énergie."--Résumé abrégé par UMI
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Paquet, Antonin. "Reformage de gaz de synthèse primaire produit par gazéification de biomasse hétérogène." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2010. http://hdl.handle.net/11143/5523.
Full textAbstract:
Le reformage des gaz primaires de gazéification a été étudié à des températures de 800-1000[degrés Celsius].Le reformage thermique à ces températures a permis de convertir jusqu'à 65 % du goudron et de réduire le ratio phénol/naphtalène de 99 %, ce qui représente un avantage certain pour le traitement des eaux de lavages. L'ajout d'un lit fixe contenant du char a permis d'augmenter la conversion du goudron à 85 % et de réduire les phénols sous le seuil de détection du GC-MS. Dans ces conditions, il a été démontré que le reformage thermique convertit tous les gaz C[indice inférieur 2] -C[indice inférieur 3] , à l'exception de l'éthane, pour lequel une cinétique a été établie, et d'une légère production d'acétylène. L'ajout d'un lit fixe contenant du char a augmenté la conversion des gaz C[indice inférieur 2] -C[indice inférieur 3] et a même permis la conversion de 30 % du méthane à une température aussi basse que 925[degrés Celsius]. Par contre, l'ajout de char transporté par le gaz de synthèse à des concentrations moindres n'a pas eu d'effet observable sur la conversion des gaz C[indice inférieur 1]-C[indice inférieur 3].Le char transporté a cependant augmenté le taux de la réaction de water gas shift , ce qui permet un meilleur ajustement du ratio H2 /CO et une synthèse optimale dans les étapes catalytiques subséquentes.
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Djebabra, Djamal. "1ère partie : gazéification d'un charbon par plasma micro-onde de vapeur d'eau." Lille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LIL10152.
Full textAbstract:
Ce travail comporte deux parties : 1) la première a trait à la gazéification d'un charbon dans un plasma de vapeur d'eau créé par décharge électrique micro-onde. Une étude spectroscopique et quantitative de la réaction est effectuée. Les paramètres influant sur le rendement en H2 et CO de gazéification du charbon en régime statique sont dégagés. Le rendement en H2 et CO par unité de masse augmente pour les faibles valeurs de l'épaisseur du dépôt du charbon témoignant ainsi d'une gazéification en surface. Des simulations de trois types de fonctionnement de plasma sont effectuées : écoulement continu du charbon, élimination des produits de réaction et renouvellement de la vapeur d'eau, plasma de vapeur d'eau en écoulement. Ce dernier permet la gazéification totale de faibles masses de charbon ; 2) la seconde partie concerne le comportement de la molécule de biacétyle (BA) au sein d'un plasma froid différé d'azote. Dans certaines conditions, l'émission de la transition 3Au-1Ag du biacétyle est observée avec une structure vibrationnelle. L'initiateur de cette transition est l'état triplet (3Bu) de BA formé par transfert isoénergétique à partir de N2 triplet.
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Chhiti, Younes. "Gazéification non catalytique des huiles de pyrolyse de bois sous vapeur d'eau." Thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://www.theses.fr/2011INPT0064/document.
Full textAbstract:
La production d'énergie à partir de biomasse ligno-cellulosique via la technologie de gazéification est une option intéressante dans le contexte énergétique actuel. La combinaison d‘une pyrolyse rapide décentralisée de la biomasse pour produire les bio-huiles, suivie par le transport et le vaporeformage dans des bio-raffineries, est apparue comme l'une des méthodes économiquement les plus viables pour la production de gaz de synthèse (H2+CO). L‘objectif de ce travail est de combler le manque de connaissances concernant les processus de transformation physicochimique de l‘huile de pyrolyse en gaz de synthèse utilisant la gazéification non catalytique dans des réacteurs à flux entrainé. Il s‘agit d‘un processus complexe, mettant en oeuvre la vaporisation, les réactions de craquage thermique avec formation de gaz, de tars et de deux résidus solides : le char et les suies, qui sont des produits indésirables. Ceci est suivi par le reformage des gaz et des tars, ainsi que la conversion du char et des suies. Pour mieux comprendre le processus, la première étape de la gazéification (la pyrolyse), et par la suite l'ensemble du processus (pyrolyse + gazéification) ont été étudiés. L‘étude de la pyrolyse est focalisée sur l‘influence de la vitesse de chauffe, de la température ainsi que de la teneur en cendres dans la bio-huile, sur les rendements en char, tars et gaz. A très grande vitesse de chauffe le rendement en char est inferieur à 1%. Les cendres semblent favoriser les réactions de polymérisation et provoquent la diminution du rendement en gaz. Concernant la gazéification, l'effet de la température sur le rendement et la composition du gaz de synthèse a été étudié. Une augmentation de la température de réaction implique une augmentation du rendement en hydrogène et une conversion très élevée du carbone solide. Un calcul d'équilibre thermodynamique a montré que l'équilibre a été atteint à 1400°C. Finalement les mécanismes de formation et d‘oxydation des suies ont été étudiés expérimentalement sous différentes atmosphères : inerte (pyrolyse), riche en vapeur d‘eau (gazéification) et en présence d‘oxygène (oxydation partielle). Un modèle semi empirique est proposé et validé. Il est fondé sur la chimie détaillée pour décrire les réactions en phase gaz, une seule réaction basée sur la concentration de C2H2 pour décrire la formation des suies et principalement une réaction hétérogène pour décrire l‘oxydation des suiesEnergy production from ligno-cellulosic biomass via gasification technology appears as an attractive option in the current energy context. The combination of decentralized fast pyrolysis of biomass to produce bio-oil, followed by transportation and gasification of bio-oil in bio-refinery has appeared as one of the most economically viable methods for syngas (H2+CO) production. The objective of this work is to bridge the lack of knowledge concerning the physicochemical transformation of bio-oil into syngas using non catalytic steam gasification in entrained flow reactors. This complex process involves vaporization, thermal cracking reactions with formation of gas, tars and two solid residues - char and soot - that are considered as undesirable products. This is followed by steam reforming of gas and tars, together with char and soot conversion. To better understand the process, the first step of gasification (pyrolysis) and thereafter the whole process (pyrolysis + gasification) were studied. The pyrolysis study focused on the influence of the heating rate, the final pyrolysis temperature and the ash content of bio-oil on char, tars and gas yields. At the higher heating rate char yield is smaller than 1%. In addition, ash seems to promote polymerization reactions and causes a decrease of gas yield. Concerning gasification, the effect of temperature on syngas yield and composition was studied. An increase in the reaction temperature implies higher hydrogen yield and higher solid carbon conversion. A thermodynamic equilibrium calculation showed that equilibrium was reached at 1400°C. Finally, the soot formation and oxidation mechanisms were investigated through experiments in three different atmospheres: inert (pyrolysis), rich in steam (gasification) and in the presence of oxygen (partial oxidation). A semi-empirical model was proposed and validated. It is based on detailed chemistry to describe gas phase reactions, a single reaction using C2H2 concentration to describe soot formation and one main heterogeneous reaction to describe soot oxidation
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Tagutchou, Jean-Philippe. "Gazéification du charbon de plaquettes forestières : particule isolée et lit fixe continu." Perpignan, 2008. http://www.theses.fr/2008PERP0876.
Full textAbstract:
La gazéification de la biomasse se positionne aujourd'hui comme une filière pertinente pour la production d'énergie de type électricité, gaz naturel de synthèse ou encore biocarburants. Les mécanismes mis en jeu dans ce procédé restent aujourd'hui encore mal connus. Dans les procédés à lit étagé, la zone de gazéification du résidu carboné conditionne significativement les rendements énergétiques et la qualité des gaz produits. Cette thèse vise à améliorer la compréhension de cette zone réactionnelle afin d'optimiser la conception et le fonctionnement de ces réacteurs. La gazéification d'un charbon de plaquettes forestières a été caractérisée à l'échelle de la particule isolée, puis à l'échelle du lit fixe continu. Nous avons mesuré les vitesses de gazéification de particules de différentes tailles et sous plusieurs atmosphères, au moyen d'un réacteur de type "macro-ATG". Entre 800 et 1000°C, l'épaisseur de la particule est la dimension caractéristique ; la réaction de gazéification est environ trois fois plus rapide en présence de vapeur d'eau qu'elle ne l'est avec du dioxyde de carbone. Les résultats de l'étude paramétrique, confrontés à ceux du modèle numérique, nous ont permis de déterminer les paramètres cinétiques intrinsèques des réactions chimiques. En parallèle, notre modèle numérique a été affiné afin de prendre en compte l'évolution complexe de la réactivité du carbone avec le taux de conversion. Ainsi, la notion de "fonction de surface", relative aux sites actifs, a été introduite. Un nouveau modèle cinétique a été proposé pour répondre au cas d'une atmosphère mixte. La gazéification d'un lit fixe continu a été étudiée au moyen d'un dispositif pilote original. L'instrumentation fine a permis d'établir des profils de température, concentration de gaz, conversion du char, pression et porosité du lit. Nous avons identifié les zones réactionnelles et déterminé l'importance relative des différentes réactionsBiomass gasification is considered today as a promising route for energy production, such as electricity, natural gas or synthetic biofuels. Mechanisms involved in such processes are very complex and need further understanding. In staged processes, the zone of gasification of carbon residue impacts significantly the energy efficiency and the quality of gas produced. This thesis improves the understanding of this reaction zone in order to optimize the design and the operation of reactors. The gasification of char from forestry woodchips has been precisely characterised in the case of both a single particle and a continuous fixed bed. We have measured the gasification kinetic of particles of different sizes and in various atmospheres using a "macro-ATG" type reactor. We noticed that between 800 and 1000 °C, the thickness of the particle is the characteristic dimension; the reaction of gasification is about three times faster in the presence of steam than it is with carbon dioxide. The results of the parametric study confronted with those of our numerical model, enabled us to identify the intrinsic kinetic constants of chemical reactions. In parallel, we modified our numerical model to take into account the complex evolution of carbon reactivity. Thus, we added the concept of "structural factor" relative to active sites. This allowed us to propose a new kinetic model in the case of a mixed atmosphere of CO2 and H2O. Furthermore, we studied the gasification of a continuous fixed bed experimentally using an original reactor, the CFiBR (Continuous Fixed Bed Reactor). Injection of superheated steam and a more elaborated instrumentation enabled us to determine profiles of temperature, concentration of gaseous species, char conversion, pressure and porosity of the bed. We have identified reactions zones within the bed and determined the relative importance of different reactions on the conversion of carbon, the production of synthesis gas and energy consumption
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Omar, Faisal. "Contribution à l'étude de la gazéification et de la combustion des combustibles solides." Aix-Marseille 3, 1986. http://www.theses.fr/1986AIX30031.
Full textAbstract:
L'étude de la vapogazéification et de la combustion des combustibles solides (cokes de charbon, cokes de pétrole) a été effectuée à l'aide d'un petit réacteur à lit fixe et d'un ordinateur de procédé qui traite les signaux en temps réel. On a pu montrer ainsi qu'un modèle semi-empirique simple : le modèle du rétrécissement non uniforme permet de définir la réactivité intrinsèque et l'accélération du rétrécissement. Ce modèle caractérise le comportement de la particule unique non seulement en l'absence de freinages thermiques et diffusionnels, mais également, dans une certaine mesure, lorsque ces transferts interviennent. Le réacteur à lit circulant de vapogazéification peut être à la fois modélisé et simulé. On a montré que ce nouveau type de réacteur permet d'obtenir des rendements élevés dans des conditions de fonctionnement relativement peu sévères.
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Lemonon, Jérôme. "Valorisations énergétique et matière du revêtement de sol stratifié par pyrolyse & gazéification." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0338/document.
Full textAbstract:
Depuis quelques temps, les enjeux énergétiques ne cessent d’apparaître en tête de liste des préoccupations actuelles pour l’avenir. La fin annoncée des énergies fossiles, à l’origine de 80% de celle que nous consommons aujourd’hui, s’accompagne naturellement par la recherche d’alternatives pour subvenir aux besoins futurs. L’intégration d’une dimension environnementale pour la mise en œuvre d’un développement durable met clairement en avant les atouts des énergies dites renouvelables qui concernent de nos jours moins de 15% de la production mondiale. Le travail proposé ici s’inscrit dans ce cadre de recherche et de proposition de sources d’énergies primaires renouvelables avec l’étude de valorisation de déchets contenant de la biomasse et plus particulièrement du cas du revêtement de sol stratifié. Parmi les diverses voies de valorisation actuelles, l’incinération avec l’ensemble des autres déchets reste le plus usité. L’inconvénient majeur réside dans la nécessité de traitement des fumées qui s’avère relativement coûteux. Il semblerait donc judicieux d’envisager une autre issue de valorisation. Le procédé proposé fait apparaître les trois étapes suivantes : une étape de prétraitement par pyrolyse à basse température (275°C) assurant une séparation des éléments azotés (précurseurs susceptibles de conduire à la formation de polluants) en altérant au minimum le matériau en vue d’une récupération maximale d’énergie lors de l’étape suivante ; une étape de valorisation énergétique, qui constitue le centre du procédé, par une pyrolyse à haute température (1000°C). L’énergie est obtenue par l’intermédiaire du gaz de synthèse ; et une étape de valorisation matière sous deux aspects avec l’obtention de produits à valeur ajoutée (panneaux de particules et charbons actifs) dont l’entrée dans le bilan économique global d’une installation industrielle pourrait s’avérer intéressanteSince a few years, energy challenges are appearing at the top of the list of the current concerns for the future. The forecasted end of fossil fuels, at the origin of 80% of currently consumed energy, is obviously accompanied by research about alternatives to provide for the future needs. The integration of an environmental care concerning the implementation of a sustainable development puts clearly ahead the assets of renewable energies which constitutes nowadays less than 15% of the worldwide production. Work suggested here deals with this scope of research and proposal for renewable primary energy sources with the recovery study of waste containing biomass and more precisely the case of laminated flooring. Among the various current recovering ways, incineration with the whole waste remains the most used one. The main drawback deals with the need for smoke treatment, the cost of which can be really high. It would thus seem to be judicious to look for another recovering issue. The suggested process is divided in the three following steps: - A pretreatment step through low temperature pyrolysis (275°C) making it possible a nitrogenous components separation of the elements (precursor able to form pollutants species) in deteriorating the fuel the less as possible to provide a maximum energy recovery in the following stage.- An energy recovery step, which constitutes the main goal of the process, through a high temperature pyrolysis (1000°C). Energy is recovered via syngas.- A material recovery step through two aspects in order to produce added-value material (particle boards and activated carbon), the consideration of which in the global economic assessment of an industrial installation could be interesting
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Bassil, Georgio. "Gazéification de la biomasse : élimination des goudrons par lavage, étude expérimentale et modélisation." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10057/document.
Full textAbstract:
La gazéification de la biomasse par voie thermochimique constitue une ressource en énergie renouvelable ayant un grand potentiel de développement. Parmi les différentes techniques possibles, la voie cogénération Chaleur/bio-SNG (Substitute Natural Gaz) est proche de la maturité technologique. Un des verrous technologique de cette technologie est l’élimination des goudrons contenu dans le gaz issu du gazéifieur. Le présent travail de recherche constitue une contribution à la levée de ce verrou. La technique d’élimination des goudrons par lavage au moyen d’un solvant non miscible à l’eau ayant été sélectionnée pour un pilote de démonstration, le présent travail de recherche s’est principalement focalisé sur l’acquisition de données d’équilibre bi et triphasique des composés modèles des goudrons - eau – solvant de lavage. De telles données sont en effet indispensable pour la mise au point du modèle thermodynamique permettant la modélisation et l’optimisation du lavage. Les analyses des phases liquides en équilibre on été réalisées par CPG-FID ou CPG-SM. Dans certains cas les niveaux de concentration étaient particulièrement faibles. Les concentrations réciproque obtenues et les coefficients de partage qui s’en déduisent vérifie respectivement la corrélation empirique de Hands et la relation de Van’t Hoff. L’équilibre liquide-liquide-vapeur des binaires eau – solvant de lavage ont été étudiés par la méthode statique. Les concentrations des phases en équilibres ont été corrélées par les modèles NRTL et UNIQUAC au moyen du logiciel commercial ‘Simulis Thermodynamic’. Les paramètres d’interaction ainsi ajustés permettent une bonne restitution des données expérimentalesGasification of biomass is a promising thermochemical renewable energy resource. Among all biomass conversion processes, gasification by heat cogeneration / bio-SNG (Substitute Natural Gas) is the promising one. But still, one of the deadlocks to be raised is the reduction of the high level of tar present in the product gas. The objective of this work is to perform a data base which will be useful at the operation of tar removal from aqueous medium. The present work has mainly focused on the acquisition of bi and triphasic equilibrium data model molecules of tars - water - washing solvent. Such data are indeed essential for the development of the thermodynamic model for the modeling and the optimization of the washing process. Analyses of liquid phases in equilibrium have been performed by GC-FID or GC-MS. In some cases the concentration levels were particularly low (up to 10-10 mole fraction of anthracene in the aqueous phase). Reciprocal concentrations obtained and the partition coefficients which are deduced from the empirical correlation satisfy each of Hands and the Van't Hoff relationship. Liquid-liquid-vapor equilibrium of binary systems (water-extracting solvent) was studied with the static method. The concentrations of the phases in equilibrium were correlated by the NRTL and UNIQUAC models using the commercial software 'Thermodynamic Simulis'. The interaction parameters adjusted allow a good reproduction of experimental data
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Billaud, Joseph. "Gazéification de la biomasse en réacteur à flux entrainé : études expérimentales et modélisation." Thesis, Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux, 2015. http://www.theses.fr/2015EMAC0010/document.
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Ce travail porte sur l'étude de la gazéification de biomasse en Réacteur à Flux Entrainé (RFE), dans le contexte du développement de procédés pour la production de biocarburants de deuxième génération. L'objectif de cette thèse est de modéliser les différents phénomènes qui régissent la conversion de la biomasse dans des conditions représentatives d'un RFE. La pyrolyse et la gazéification de particules de hêtre de taille comprise entre 315 et 415 µm ont été étudiées entre 800 et 1400°C en four à chute de laboratoire. L'influence de l'ajout de H2O, de CO2 et de O2 sur les produits de gazéification a été explorée, et les essais ont été simulés à partir d'un modèle 1D. L'ajout de H2O ou de CO2 permet de diminuer les rendements en char de manière significative. En phase gaz, l'influence principale de ces deux espèces est la modification de la composition en espèces majoritaires avec la réaction de gaz à l'eau. L'ajout de O2 a pour effet d'améliorer la conversion du carbone de la biomasse en gaz, et de réduire de manière significative la production de suies et de char. Le modèle, basé sur une chimie détaillée, permet de simuler ces essais de façon très satisfaisante sur toute la gamme de variation des conditions opératoires. La pyrolyse et la gazéification de particules de hêtre tamisées entre 1,12 et 1,25 mm a été étudiée en présence de O2. À 800, 1000 et 1200°C, la conversion de ces « grosses » particules est plus faible que celles des petites particules, mais à 1400°C la taille de particule n'a pas d'influence. Enfin, une étude expérimentale a été menée dans un RFE pilote pour étudier l'influence de la quantité de O2, de la taille de particule et de la pression sur la gazéification de particules de bois. Ces essais ont été simulés de façon satisfaisante en adaptant le modèle 1DThe present work deals with biomass gasification in Entrained Flow Reactor (EFR) in the context of the development of new Biomass-to-Liquid processes. The objective of this study is to develop a comprehensive model to better understand the phenomena controlling biomass gasification in conditions representative of an EFR. Biomass pyrolysis and gasification of beech particles sieved between 315 and 450 µm have been studied between 800 and 1400°C in a drop tube furnace. The influence of H2O, CO2 and O2 addition on gasification products has been investigated and the tests have been simulated with a 1D model. The addition of H2O or CO2 leads to a significantly lower char yield. The main influence of these two oxidants in gas phase is the modification of major species composition with water gas shift reaction. With the addition of O2, the carbon conversion into gas is improved and the char and soot yields are significantly lower. The simulations are in very good agreement with the experimental results. Biomass pyrolysis and gasification of beech particles sieved between 1.12 and 1.25 mm have been studied in presence of O2. Between 800 and 1200°C the carbon conversion into gas is lower than with the smaller particles but at 1400°C the particle size has no influence. At last, the influence of O2 addition, particle size and pressure on biomass gasification has been studied in a pilot scale EFR. These experimental results have been satisfactorily simulated by adapting the 1D model
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Milhé, Mathieu. "Pyrolyse de plaquettes forestières en lit fixe continu." Perpignan, 2013. http://www.theses.fr/2013PERP1239.
Full text
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Portela, Julien. "Déterminants moléculaires et spécificités du priming immunitaire chez le mollusque d'eau douce Biomphalaria glabrata." Perpignan, 2013. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00941916.
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Di, Marcello Manuela. "Production continue de gaz issus de la gazéification de la biomasse (miscanthus) dans un réacteur à lit fluidisé circulant : caractérisation chimique des composés organiques lourds produits durant le procédé de gazéification." Thesis, Metz, 2011. http://www.theses.fr/2011METZ005S/document.
Full textAbstract:
Dans le procédé de gazéification, la biomasse est transformée à haute température dans des conditions catalytiques, en produits gazeux qui peuvent avoir différentes utilisations : la production de gaz de synthèse (Syngas), la production de chaleur ou d'électricité, la synthèse de biocarburants, etc. Ce procédé est cependant générateur de goudrons et de particules, de part la matière première d'origine végétale. Il est donc nécessaire de connaître et d'optimiser les conditions de gazéification afin de minimiser la production de goudron. Les études ont porté sur l'optimisation des conditions opératoires dans un réacteur à lit fluidisé sur des coques d'amandes et des granules de miscanthus x giganteus. L'efficacité du lit a été évaluée en utilisant des systèmes catalytiques tels olivine, Ni olivine, Fe-olivine complétés par un système secondaire de bougies filtrantes à activité catalytiques. Au final, l'association d'un lit catalytique (Fe-olivine) et bougies catalytiques permet d'améliorer la conversion de la biomasse. Afin de suivre l'efficacité de la conversion des composés aromatiques, chaque composant des goudrons a été dosé par CLHP. En parallèle, d'autres approches ont été validées : elles permettent d'effectuer un suivi en ligne de la formation des goudrons lors de la gazéification. L'intérêt de la chromatographie sur couche mince a permis un dosage des composés aromatiques totaux par ajouts doses. Une analyse semi-quantitative est également possible après séparation par famille de composés aromatiques en fonction du nombre de noyaux et du degré de condensation, ces développements sont totalement originaux pour le suivi des goudrons issus de la biomasseGasification could be defined as a group of processes that converts solid or liquid fuels into a combustible gas. Therefore, biomass gasification can be employed to meet different market needs. Among the different gasification technologies available, fluidized bed gasifiers are very attractive because they take the advantage of the excellent mixing characteristics and high reaction rates of gas-solid mixtures. Miscanthus x giganteus (mxg) pellets and crushed and sieved almond shells have been used as biomass feedstock. Comparing the results obtained using the two biomasses at analogous operating conditions, no significant differences concerning the gas yield, gas composition and tar content could be observed. During the work, innovative catalytic hot gas filters for in-situ tar and particulate abatement, as well as two interesting Ni and Fe based catalyst have were tested in real gasification conditions. Further improvements have been obtained by combining the synergic catalytic effect of Fe-olivine and the catalytic filter candle, resulting in a efficient Tar abatement (-92% in the producer gas), and a consequently increase of gas yield by 72%. Also, the use of catalytic filter allows efficient particle separation so that the final result is a hot and clean fuel gas made available right at the exit of the gasifier reactor. The composition of tar was followed by HPLC as reference method. Other methods like HPTLC allow the separation of aromatic compounds according their number of aromatic rings. Quantification without separation was validated in order to control on line the production of tar during the gasification process
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Lamarche, Pierre. "Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la gazéification étagée de biomasse en lit fixe." Nantes, 2011. http://www.theses.fr/2011NANT2093.
Full textAbstract:
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 (< 500 kWe). Cet outil permet la prédiction des champs de température et de concentration au sein du lit en fonction des conditions opératoires (dimensions du réacteur, débit massique de bois, température de paroi) et des propriétés du combustible (humidité et granulométrie). Dans le cadre de la mise au point de cet outil, une installation expérimentale étagée composée d’un réacteur de pyrolyse à lit fixe à chauffage externe, et d’un réacteur de gazéification batch, a été développée. Les profils de températures instationnaires obtenus sur le réacteur de pyrolyse ont permis la validation d’un modèle de pyrolyse batch, et la détermination d’un paramètre clé du modèle : la conductivité thermique effective. A l’issue de cette validation, le modèle a été extrapolé pour la modélisation de la pyrolyse continue, et une étude paramétrique a permis d’identifier les paramètres limitants lors de la pyrolyse à chauffage externe. On présente ensuite, les résultats expérimentaux obtenus sur le réacteur pilote de gazéification, et on propose des recommandations pour l’amélioration des étages d’oxydation partielle et de gazéification du charbonReal alternative with combustion, the energy valorization of the biomass by gasification and CHP answers to the double problem of energy production and wood residues elimination. The work presented in this thesis is related to the development of a dimensioning tool for the continuous fixed bed and external heating pyrolysis reactors integrated into staged gasification process for small and middle power plants (< 500 kWe). This tool allows the prediction of the temperature fields and species concentrations within the bed according to the operating conditions (reactor geometry, wood mass flowrate, wall temperature) and biomass properties (moisture, particle type). Within the framework of this tool development, a staged experimental device made up of a fixed bed and external heating pyrolysis reactor, and of a batch gasification reactor was developed. The obtained transient temperatures profiles on the pyrolysis reactor allowed the validation of a batch pyrolysis model and the determination of a key parameter of the model: the effective thermal conductivity. At the conclusion of this validation, the model was extrapolated for the modeling of continuous pyrolysis, and a parametric study made it possible the limiting parameters identification during pyrolysis with external heating. Lastly, experimental results obtained on the gasification reactor of the experimental device are presented, and recommendations for the improvement of partial oxidation and char reduction stages are given
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Sadikou, Yessoufou. "Étude d'un problème lié à la gazéification souterraine : modélisation et identification en angiographie numérisée." Compiègne, 1987. http://www.theses.fr/1987COMPD064.
Full text
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Nitsch, Xavier. "Craquage et reformage des goudrons de gazéification de biomasse en phase homogène et hétérogène." Perpignan, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP1122.
Full textAbstract:
Un des principaux verrous au développement industriel des procédés de gazéification de biomasse est la formation de goudrons au sein du réacteur qui limite l’utilisation directe du gaz de synthèse dans les applications énergétiques. Ainsi, l’objectif de ces travaux est d’étudier le craquage des goudrons en phase homogène et hétérogène à 850°C dans des conditions représentatives de gazéification en double lit fluidisé. Pour réaliser cela, un réacteur à lit fixe (Aligator), ainsi qu’un système de préparation et d’analyse des gaz ont été conçus, mis au point et validés. La conversion du phénol en phase homogène, puis sur les catalyseurs olivine, Fe/olivine, Ni/olivine ainsi que sur un char de biomasse ont été expérimentés. Les résultats montrent une forte influence de la présence de H2 sur la répartition des produits de conversion du phénol en phase homogène, et un schéma réactionnel a été proposé. Une étude du vieillissement des différents catalyseurs n’a pas montré de désactivation nette au bout de 200 cycles d’oxydation/réduction dans les conditions d’un double lit fluidisé circulant. Des expérimentations avec différentes atmosphères gazeuses ont permis de montrer que des concentrations de 10 et 20% respectivement en H2O et H2 permettent d’obtenir un accroissement considérable de l’activité catalytique de l’olivineOne of the main bottleneck in the development of industrial scale gasification of biomass is the formation of tars inside the reactor that prevent the direct use of syngas in energetic applications. The aimof this work is to study tar cracking in the homogeneous and heterogeneous phases at 850°C in the representative conditions of a dual fluidized bed gasifier. In order to achieve this, a fixed bed reactor (Aligator) and gas preparation and analysis devices were developed and validated. Conversion of phenol in the homogeneous phase, and then on catalysts (olivine, Fe/olivine and Ni/olivine) and on biomass chars was experimented. Results show a strong influence of H2 over the distribution of the products in the homogeneous phase, and a reaction scheme was proposed. An aging study of the catalysts didn’t show any substantial deactivation after 200 cycles of oxidation/reduction in the conditions of a circulating dual fluidized bed. Experiments with different gaseous atmospheres showed that a concentration of 10% of H2 O and 20% of H2 allow a very important improvement in the catalytic activity of olivine
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Hiblot, Hélène. "Etude cinétique du reformage thermique des produits issus de la gazéification de la biomasse." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2010. http://www.theses.fr/2010INPL028N/document.
Full textAbstract:
Des applications avancées, telles que la production catalytique de combustibles liquides, demande un gaz de synthèse de haute pureté. La biomasse semble être une matière première prometteuse, mais le gaz doit être nettoyé de façon drastique pour atteindre les spécifications. Le reformage à haute température (> 1300 K) est une alternative crédible à la voie catalytique. La cinétique de reformage à haute température dans une atmosphère réductrice est mal connue. Si des mécanismes détaillés existent déjà pour la combustion d'hydrocarbures, les réactions sensibles sont différentes dans ce cas. Une étude expérimentale en réacteur piston et une modélisation du vapocraquage d'hydrocarbures ont été réalisées. L'influence cinétique des gaz présents dans le gaz de synthèse sur la conversion des hydrocarbures a été étudiée. Le comportement de mélanges complexes représentatifs des gaz à traiter a été étudié en fonction de la température. L’espèce la plus difficile à reformer est le méthane : une température supérieure à 1700 K est nécessaire. Un modèle dérivé de celui de la combustion des hydrocarbures légers a été élaboré. Les tendances expérimentales sont bien reproduites. Le reformage du carbone se fait principalement par réaction des radicaux OH avec les C₂ insaturés, précurseurs de suie. Les conditions nécessaires pour reformer le méthane à haute température sont également donc favorables à la formation de suies indésirablesAdvanced applications, such as catalytic production of liquid fuels, request a high quality synthesis gas. Biomass may be a promising feedstock but the syngas needs to be drastically cleaned to reach the specifications. The high temperature homogeneous reforming (> 1300 K) seems a credible alternative to the catalytic way. The reforming kinetic at high temperatures in a reducing atmosphere has to be understood. If detailed mechanisms already exist for the combustion of hydrocarbons, sensitive reactions are different in this case. An experimental and modelling study of the steam cracking of small hydrocarbons have been performed. The experiments have been done in a plug flow reactor under atmospheric pressure. The kinetic influence of different gases of the syngas on the hydrocarbons conversion has been investigated. The behaviour of representative complex mixtures has been also studied as a function of the temperature. The most difficult species to reform is methane: temperature as high as 1700 K is necessary. A model derived from that for the combustion of light hydrocarbons was developed. The experimental trends are well reproduced. Carbon reforming appends mainly by reaction of OH radicals with unsaturated C₂ molecules, which are soot precursors. Process conditions necessary for high temperature methane reforming would then be favourable to undesirable soot formation
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Berger, Etienne. "Étude de l’intégration des séparations membranaires dans les procédés de gazéification de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0183/document.
Full textAbstract:
La gazéification permet de convertir la biomasse en gaz de synthèse composé principalement d’H2, de CO et de CO2. Ce gaz peut être utilisé comme combustible dans des moteurs ou pour produire du gaz naturel de synthèse. En plus du syngaz, la gazéification génère des espèces aromatiques lourdes qualifiées de goudrons, comme le toluène, le naphtalène et le phénanthrène. Ces espèces posent divers problèmes pratiques. Elles nuisent aux catalyseurs de SNG (surtout le toluène car plus abondant). Pour un emploi en moteur, les problèmes viennent des goudrons lourds qui sont condensables. L’épuration du syngaz est donc nécessaire pour permettre son utilisation. La perméation de gaz dans une membrane polymère dense est une technologie employée pour diverses séparations. En particulier, les membranes en silicone (PDMS) sont plus perméables aux vapeurs organiques qu’aux gaz. Cette propriété est déjà utilisée à grande échelle pour retirer des vapeurs légères de flux d’air à température ambiante. La séparation envisagée dans cette thèse reprend cette idée mais avec des vapeurs inhabituellement lourdes et une température de 90°C, ce qui est élevé. La perméation repose sur des lois de sorption et de diffusion. Les paramètres de sorption ont été mesurés, ceux de diffusion ont été tirés de la littérature afin de permettre des simulations. Ces dernières révèlent que l’emploi d’une membrane en PDMS est une technologie prometteuse pour l’épuration du syngaz en vue d’un emploi en moteur. En revanche, cette technologie semble incapable de séparer efficacement le toluène des gaz permanents (par manque de sélectivité), ce qui la rend inapte à épurer le syngaz en vue d’une application de type SNGGasification allows to convert biomass into a synthesis gas containing mainly H2, CO and CO2. This gas can be used as a fuel in engines or to produce synthesis natural gas (SNG). In practice, heavy aromatic species named tars (such as toluene, naphthalene, phenanthrene) are generated along with syngas. These species generate various practical problems. They damage the SNG catalysts (especially toluene since it’s the most abundant). If syngas is used in a combustion engine, the problems are linked to the heaviest tars that can condense. Therefore, syngas upgrading is a key step to allow a good use. Gas permeation across a dense polymer membrane is a technology that is used for several separations. In particular, silicone membranes (PDMS) are more permeable to organic vapors than to permanent gases. This property is ever used at high scale to remove light vapors from fluxes of air or of nitrogen at ambient temperature. The separation that is considered in this study uses this idea but the vapors are heavy and the temperature is 90°C; that is, quite a high level of temperature. The permeation of species through a membrane is ruled by sorption and diffusion laws. The sorption parameters have been measured and the diffusion parameters have been obtained from literature in order to allow simulations. These simulations, show that the use of a PDMS membrane seems to be a promising technology to upgrade syngas for a use in an engine. On the other hand, this technology seems unable to efficiently separate toluene from permanent gases (because of a too low selectivity); that is, this technology is not able to upgrade syngas for use in SNG production
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Carlesi, Irina. "Etude d’un procédé de gazéification de biomasse en ambiance plasma sur bain de verre." Limoges, 2012. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/d13afd63-c292-456b-ad3c-8103147e5249/blobholder:0/2012LIMO4012.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objet l’étude d’un procédé allothermique de gazéification de biomasse lignocellulosique permettant d’obtenir un gaz de synthèse (mélange de CO et H2) destiné à la production de carburants liquides. Les procédés actuels présentent des inconvénients tels que : la nécessité d’une préparation de la biomasse (séchage et broyage), la présence de co-produits et de polluants (CO2, CH4 et goudrons) et l’extraction des cendres pose problème. Le procédé proposé présente un moyen original de chauffage pour éliminer ou au moins minimiser certains de ces inconvénients. Il est fondé sur l’usage d’un arc électrique transféré entre deux électrodes de graphite au dessus d’un bain de verre. La biomasse est introduite par gravité à travers la voûte et tombe sur la surface du bain en traversant la zone d’arc. L’énergie nécessaire aux réactions de gazéification endothermiques est apportée par l’arc électrique et non par la consommation d’une partie de la biomasse. Ainsi les hautes températures (> 1200°C) favorisent la gazéification et préviennent la formation de coproduits indésirables en favorisant le cracking des goudrons. Le bain minéral a plusieurs fonctions. D’une part il permet d’y « stocker » l’énergie de l’arc électrique pour la transférer à la biomasse, améliorant ainsi le rendement énergétique. D’autre part il permet d’accroître le temps de séjour de la particule dans l’atmosphère chaude et donc d’éviter la nécessité d’un broyage préalable de la biomasse. En outre ce bain minéral permet d’incorporer la fraction minérale de la biomasse. Par ailleurs l’humidité habituellement présente dans le bois (~ 20 % en masse) fournit directement dans l’atmosphère du four l’eau nécessaire à la réaction de gazéification C6H9O4 + 2 H2O → 6 CO + 6,5 H2 ; ainsi l’étage de séchage préliminaire n’est plus nécessaire. Les résultats d’essais avec du bois de hêtre conduits à des températures comprises entre 1200 et 1600°C et des débits de l’ordre du kg/h sont présentés : les teneurs en CO2 et CH4 dans le gaz de synthèse sont respectivement de ~ 1 % et 0,01 %, la teneur en goudrons avoisine 10 mg. Nm-3, le rendement de conversion de la biomasse en CO varie entre 52 et 68 %, en H2 entre 60 et 68 %, la température optimale est d’environ 1300°C : le taux de conversion du carbone par rapport à la biomasse anhydre atteint 98 %. Un modèle simplifié du processus de gazéification complète ces travaux : les temps de séjours calculés correspondent aux temps obtenus expérimentalement et permettent d’envisager un premier dimensionnement d’un réacteur industriel. Une approche technicoéconomique a été effectuée à partir de ces résultats : la compétitivité du procédé proposé dépend fortement du rendement énergétique du gazéifieur ; mais le surcoût engendré par le manque d’optimisation est compensé par la diminution des coûts de préparation de la biomasse et de nettoyage des gazA process for ligno-cellulosic biomass gasification is proposed: it allows to obtain a synthesis gas (mixture of CO and H2) that may be used for the production of liquid fuels. The current processes present drawbacks: they need a preparation of the biomass (drying and grinding), they produce pollutants (CO2, CH4 and tars) and biomass ash extraction may induce phenomena of fouling of the process. The process, considered here, proposes an original way of heating to eliminate some of these drawbacks or at least to strongly decrease them. It is based on an electric arc transferred between two graphite electrodes above a glass melt. Biomass is introduced by gravity at the top of the furnace and falls inside the arc volume on the melt surface. The energy, needed for the endothermic gasification reactions is provided by the electric arc and not by the consumption of a part of the biomass, that allows to increase the conversion yield of the biomass. So the high temperature (more than 1200°C) favors the gasification and decreases the formation of unwanted by-products by increasing tars cracking. The mineral melt has various functions. On one hand it allows "to store" inside the energy of the electric arc to transfer it to the biomass, increasing the energy yield. On the other hand it allows to increase the residence time of the particle in the hot atmosphere and therefore to avoid the biomass crushing. Furthermore, the mineral melt allows the incorporation of the remaining ashes. Besides the usual humidity of the wood (~ 20 % (mass)) provides directly in the atmosphere of the furnace the water necessary for the reaction of gasification: C6H9O4 + 2 H2O → 6 CO + 6,5 H2; so the stage of preliminary drying is avoided. Trials of beech wood gasification have been run with temperatures between 1200 and 1600°C: CO2 and CH4 are formed in small quantities, lower than 1 % (volume) for the first one and on the order of 0,01 % for the second, the quantity of tars detected during trials is on the order of about 10 mg. Nm-3, the conversion yield of CO from the biomass is between 52 and 68 % and the one of H2 is between 60 and 68 %, the optimal temperature for the process is about 1300°C: the conversion yield of carbon in dry biomass to CO is about 98 %(mass). A simplified model for the thermal transfer to biomass particle shows that the residence time corresponds with time obtained experimentally and allows to envisage a first sizing for an industrial reactor. A technico-economic approach was made from these results: the competitiveness of this process depends strongly on the energy return on the reactor; but the additional cost engendered by the lack of optimization is compensated by the decrease of the costs of biomass preparation and of the gas cleaning
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François, Jessica. "Modélisation et évaluation environnementale des filières de cogénération par combustion et gazéification du bois." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0071/document.
Full textAbstract:
Le développement du bois énergie est un des principaux leviers dans la lutte contre le changement climatique. Cependant son utilisation à grande échelle n’est pas sans risque pour l’environnement. Afin de quantifier les impacts environnementaux de la filière bois énergie, nous avons, dans un premier temps, développé un modèle systémique de la filière, depuis la forêt jusqu’à la production d’énergie. Deux technologies ont été considérées pour la co-production d’électricité et de chaleur à partir de biomasse forestière : l’une, traditionnelle, par combustion directe, et l’autre, plus avancée mais moins mature, par gazéification. Dans le cas de la gazéification, nous avons défini les conditions opératoires les plus favorables du procédé en tenant compte des rendements énergétiques et exergétiques ainsi que de la qualité du syngas. Dans un deuxième temps, nous avons calculé les flux de carbone et de minéraux exportés lors de la récolte du bois ainsi que le nombre d’hectares requis, puis les ressources et rejets liées au fonctionnement des centrales biomasses. Nous avons noté qu’une intensification des pratiques sylvicoles résultait en une augmentation des exportations de minéraux. Enfin, nous avons évalué les performances environnementales des deux filières à l’aide d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans le contexte énergétique français, les deux systèmes offrent des performances très similaires, avec un léger avantage à la combustion. Du point de vue du changement climatique, il serait plus particulièrement bénéfique de développer ces procédés biomasse afin de remplacer les technologies de production d’énergie basées sur les combustibles fossilesBiomass is one of the most promising renewable energy source in Europe. Its use as a substitute to fossil energy is expected to mitigate climate change. However, potential drawbacks are also feared with large scale development. In order to assess the environmental impacts of the biomass-to-energy chain, we firstly developed a model of the bioenergy system, from the forest to the energy production. We focused on two biomass power plants for combined heat and power (CHP) production: one is based on the conventional direct combustion process while the other is based on the more advanced gasification process. Gasification offers higher electrical efficiency, but its development is still facing technical difficulties. In case of the gasification process, we defined the best operating conditions regarding energetic and exergetic efficiencies, as well as the syngas quality requirements. Secondly, we calculated the carbon and mineral flows taken from the forest through energy wood harvesting, along with the forested area required to feed the CHP plant. The other resources and emissions related to the plant operation were also predicted. We observed that more extensive forestry practices led to an increase in the mineral exports. Finally, we evaluated the environmental performance of the two biomass CHP plants using life cycle assessment (LCA). Within French energy context, we found that both CHP technologies had very similar impacts with a slight advantage toward the combustion process. It appears of particular benefit to replace current fossil energy systems with biomass CHP plants to reduce climate change
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François, Jessica. "Modélisation et évaluation environnementale des filières de cogénération par combustion et gazéification du bois." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0071.
Full textAbstract:
Le développement du bois énergie est un des principaux leviers dans la lutte contre le changement climatique. Cependant son utilisation à grande échelle n’est pas sans risque pour l’environnement. Afin de quantifier les impacts environnementaux de la filière bois énergie, nous avons, dans un premier temps, développé un modèle systémique de la filière, depuis la forêt jusqu’à la production d’énergie. Deux technologies ont été considérées pour la co-production d’électricité et de chaleur à partir de biomasse forestière : l’une, traditionnelle, par combustion directe, et l’autre, plus avancée mais moins mature, par gazéification. Dans le cas de la gazéification, nous avons défini les conditions opératoires les plus favorables du procédé en tenant compte des rendements énergétiques et exergétiques ainsi que de la qualité du syngas. Dans un deuxième temps, nous avons calculé les flux de carbone et de minéraux exportés lors de la récolte du bois ainsi que le nombre d’hectares requis, puis les ressources et rejets liées au fonctionnement des centrales biomasses. Nous avons noté qu’une intensification des pratiques sylvicoles résultait en une augmentation des exportations de minéraux. Enfin, nous avons évalué les performances environnementales des deux filières à l’aide d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans le contexte énergétique français, les deux systèmes offrent des performances très similaires, avec un léger avantage à la combustion. Du point de vue du changement climatique, il serait plus particulièrement bénéfique de développer ces procédés biomasse afin de remplacer les technologies de production d’énergie basées sur les combustibles fossilesBiomass is one of the most promising renewable energy source in Europe. Its use as a substitute to fossil energy is expected to mitigate climate change. However, potential drawbacks are also feared with large scale development. In order to assess the environmental impacts of the biomass-to-energy chain, we firstly developed a model of the bioenergy system, from the forest to the energy production. We focused on two biomass power plants for combined heat and power (CHP) production: one is based on the conventional direct combustion process while the other is based on the more advanced gasification process. Gasification offers higher electrical efficiency, but its development is still facing technical difficulties. In case of the gasification process, we defined the best operating conditions regarding energetic and exergetic efficiencies, as well as the syngas quality requirements. Secondly, we calculated the carbon and mineral flows taken from the forest through energy wood harvesting, along with the forested area required to feed the CHP plant. The other resources and emissions related to the plant operation were also predicted. We observed that more extensive forestry practices led to an increase in the mineral exports. Finally, we evaluated the environmental performance of the two biomass CHP plants using life cycle assessment (LCA). Within French energy context, we found that both CHP technologies had very similar impacts with a slight advantage toward the combustion process. It appears of particular benefit to replace current fossil energy systems with biomass CHP plants to reduce climate change
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Marcilio, Nilson Romeu. "Catalyse par le calcium de la gazéification par l'air à basse température d'un charbon sous-bitumeux." Lyon 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LYO10138.
Full textAbstract:
Les charbons de bas rang contiennent des elements alcalins et surtout alcalino-terreurs qui agissent lors de leurs reactions de gazeification (h#2o, co#2) ou de combustion basse temperature en lit fluidise, a la fois comme catalyseurs et comme pieges chimiques a soufre. La nature des phases actives demeure relativement imprecise; dans le cas du calcium, la plus souvent citee est cao. Nos etudes ont porte sur un charbon bresilien de bas rang, demineralise. Nous avons egalement utilise, comme materiau modele, un coke obtenu par pyrolyse d'une resine phenolformaldehyde, sur lequel on a cree des sites d'echange cationique par oxydation avec l'acide nitrique. Du calcium a ete depose, en quantites variables, sur ces deux materiaux, par echange cationique. La reaction de gazeification par l'oxygene de l'air a ete suivie dans des conditions de non limitation par la diffusion thermique ou massique, en programmation lineaire de temperature (0,8 k. Min##1). Il a ete utilise la detection catharometrique de co#2 et co formes. L'energie apparente d'activation de la reaction est respectivement de 120 et 132 kj. Mol##1 pour les cokes issus du charbon et de la resine phenolformaldehyde. La presence du catalyseur calcium augmente simplement le nombre de sites actifs. L'ensemble de nos resultats, incluant des donnees de mesures physico-chimiques (texture, drx, esca, irtf, stem) et de spectrometrie de masse (suivi de la thermodecomposition des solides avant et apres differents traitements), suggere que des especes ca#+#+ echangees en surface du materiau carbone constituent la phase active, plutot que des particules individualisees de cao.
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Le, Bolay Nadine. "Etude cinétique de la vapogazéification de cokes en lit fluidisé." Toulouse, INPT, 1988. http://www.theses.fr/1988INPT022G.
Full textAbstract:
Des essais preliminaires ont permis d'evaluer les conditions optimales de mise en oeuvre de la reaction. Des expressions empiriques fonctions de la masse des echantillons, de la pression partielle de la vapeur d'eau et de la temperature ont permis de traduire la cinetique de la conversion des cokes en s'appuyant sur une vue tres simplifiee du reacteur. Une modelisation plus precise, tenant compte du comportement diphasique du lit fluidise a ete elaboree. Le modele a ete d'abord utilise comme outil de simulation puis pour identifier la cinetique de la gazeification du charbon et celle de la reaction de la conversion du co a la vapeur
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Laramée, Lucie. "Vue systémique de la gestion du risque environnemental application à la gazéification des déchets solides." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/nq26387.pdf.
Full text
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Pageot, Justin. "Etude d’un procédé de décontamination du 14C par carboxy-gazéification des déchets de graphite nucléaire." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA112423/document.
Full textAbstract:
Le démantèlement des réacteurs Uranium Naturel Graphite-Gaz (UNGG), tous arrêtés depuis 1994, génèrera 23 000 tonnes de déchets de graphite de Faible Activité et Vie Longue (FAVL), contenant notamment du 14C. Le but de ce travail de thèse est d’étudier un procédé original d’extraction sélective de ce radionucléide par carboxy-gazéification. L’organisation multi-échelle des graphites vierge et irradié a été étudiée par un couplage entre microspectrométrie Raman et microscopie électronique à transmission. Avec la fluence neutronique, la structure se dégrade et la nanostructure peut être fortement modifiée. Dans les cas extrêmes, la nanostructure lamellaire du graphite nucléaire est devenue nanoporeuse. En outre, ces dégâts sont systématiquement hétérogènes. Un effet d’orientation des « cristallites », mis en évidence expérimentalement par implantation ionique, pourrait être une cause de ces hétérogénéités. Cette étude a également montré qu’à partir d’une certaine fluence, l'apparition importante de zones nanoporeuses coïncide avec une augmentation spectaculaire de la concentration en 14C. Ce radionucléide pourrait donc être préférentiellement concentré dans ces zones nanoporeuses qui sont potentiellement plus réactives que les zones restées lamellaires et a priori moins riches en 14C.Ce procédé par carboxy-gazéification a d'abord été testé sur des matériaux « analogues » non radioactifs (graphites broyés mécaniquement). Ces essais ont confirmé, pour des températures entre 950 et 1000 °C, l’élimination sélective et complète des zones nanoporeuses. Des tests ont alors été réalisés sur des déchets de graphite provenant des réacteurs Saint-Laurent-des-Eaux A2 et G2. Les résultats sont prometteurs avec notamment un quart du 14C extrait pour seulement quelques pourcents de perte de masse. Jusqu’à 68 % du 14C a pu être extrait, mais au prix d’une gazéification plus importante. Ce traitement permettrait donc d’extraire sélectivement une part du 14C (mobile ou lié à des zones nanoporeuses) et d’imaginer des scénarios alternatifs de gestion de ces déchets de graphiteThe decommissioning of French gas cooled nuclear reactors (UNGG), all arrested since 1994, will generate 23,000 tons of graphite waste classified Low Level and Long Lived and notably containing 14C. The aim of this thesis is to study a new method for selective extraction of this radionuclide by CO2 gasification.The multiscale organization of virgin and irradiated graphite has been studied by a coupling between microspectrometry Raman and transmission electron microscopy. With the neutron fluence, the structure degrades and the nanostructure can be greatly changed. In extreme cases, the lamellar nanostructure nuclear graphite has become nanoporous. Furthermore, these damages are systematically heterogeneous. An orientation effect of "crystallites", shown experimentally by ion implantation, could be a cause of these heterogeneities.This study also showed that from a specific fluence, there is an important development of nanoporous zones coinciding with a dramatic 14C concentration increase. This radionuclide could be preferentially concentrated in the nanoporous areas which are potentially more reactive than the remaining laminar areas which could be less rich in 14CThis process by CO2 gasification was firstly tested on "analogous" non-radioactive materials (mechanically milled graphite). These tests confirmed, for temperatures between 950 and 1000 °C, the selective and complete elimination of nanoporous areas.Tests were then carried out on graphite waste from Saint-Laurent-des-Eaux A2 and G2 reactors. The results are promising with notably the quarter of 14C inventory extracted for a weight loss of only few percent. Up to 68 % of 14C inventory was extracted, but with an important gasification. Thus, this treatment could allow extracting selectively a share of 14C inventory (mobile or linked to nanoporous areas) and allows imagining alternative scenarios for graphite waste managing
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Teixeira, Gabriel. "Gazéification de charbon de granules de bois : comportement thermochimique et mécanique d’un lit fixe continu." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0010/document.
Full textAbstract:
La gazéification étagée de biomasse permet la production d'un gaz de synthèse propre, facilement valorisable en énergie électrique et/ou thermique. Néanmoins, l'optimisation de ces procédés en termes de rendement de conversion et de souplesse vis-à-vis de la nature de la biomasse constitue un enjeu industriel fort. Dans cette thèse, nous avons étudié spécifiquement une étape clef du procédé : la gazéification du charbon en lit fixe continu. La granulation est la solution proposée pour valoriser des biomasses de faible granulométrie ou densité. Ainsi les comportements de deux charbons de bois - issus de plaquettes forestières et de granulés - ont été étudiés en parallèle à partir d'outils expérimentaux et numériques.Dans un premier temps des expérimentations ont été menées sur un réacteur pilote, très largement instrumenté, reproduisant cette zone du procédé. Les profils mesurés de température, de composition des gaz, de densité du lit et de vitesse des particules constituent une base de données unique, révélatrice du comportement du réacteur. Nous avons ainsi pu localiser en haut du lit une zone très réactive d’épaisseur inférieure à 5 cm, ou encore un tassement significatif du lit entrainant une chute de la vitesse des particules dans un rapport de 8. La gazéification de charbons de granulés conduit aux mêmes taux de conversion finale et compositions du gaz de synthèse que celle de charbons issus de plaquettes forestières. Dans un deuxième temps, nous avons développé un modèle numérique de la zone d'étude, basé sur la résolution des équations de conservation couplées aux cinétiques des réactions, à l'aide du logiciel COMSOL. La prise en compte du tassement du lit, et de la cinétique apparente des réactions hétérogènes à l'échelle particule dans les termes sources réactionnels, sont les deux spécificités du modèle. Ce dernier permet de reproduire de manière satisfaisante les profils des grandeurs physiques mesurés pour diverses conditions opératoires et pour les deux charbons de l'étude. L'exploitation de ce modèle apporte des informations nouvelles et complémentaires de l’expérience ; il permettra à terme d'optimiser le procédé industrielMulti-stage gasification of biomass leads to the production of a clean synthetic gas that can easily be used for electrical and/or thermal energy. However, optimization of these processes in terms of conversion yield and flexibility regarding the type of biomass is a major industrial challenge. To that end, a key stage of the process was specifically studied in this thesis: char gasification in a continuous fixed bed reactor. Granulation is the solution proposed for making use of low density or small particle-size biomasses. The performance of two wood chars – made from wood chips and pellets – was studied at the same time using experimental and numerical tools. Experiments were first conducted in a very highly instrumented pilot reactor, reproducing this zone of the process. The profiles measured, namely temperature, gas composition, bed density and particle velocity formed a unique database revealing reactor performance. A very reactive zone under 5 cm thick was thus located at the top of the bed, or even significant compaction leading to a drop in particle velocity, in a ratio of 8. Granular char gasification led to the same final conversion rates and synthetic gas compositions as for the chars derived from wood chips. A numerical model of the study zone was then developed, based on solving conversion equations combined with reaction kinetics, using COMSOL software. Taking into account bed compaction and the apparent kinetics of the heterogeneous reactions on a particle scale in the reaction source terms were two specificities of the model. It enabled satisfactory reproduction of the profiles of the physical magnitudes measured, for various operating conditions and for the two charsstudied. Use of this model is already providing new and complementary experimental information; it will eventually make it possible to optimize the industrial process
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Capart, Richard. "La gazéification du bois : étude expérimentale et théorique de la pyrolyse du bois brut et des réactions d'oxydation du charbon de bois avec le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPDE91.
Full textAbstract:
La thèse couvre différents travaux dans le domaine de la pyrolyse du bois et de la gazéification de charbon de bois avec la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone. Pyrolyse et gazéification ont pu être effectuées sous pression jusqu'a 20 atm. La gazéification du bois est d'abord considérée dans sa globalité, ainsi pour la prédiction de la composition du gaz en sortie de gazéificateur, deux modèles sont proposés. Le premier respecte les conditions de l'équilibre thermodynamique alors que le second repose sur un traitement empirique des bilans matières sans considération de l'équilibre thermodynamique. La gazéification du bois est ensuite étudiée en détail sur le plan cinétique, en particulier les deux étapes de pyrolyse du bois et de gazéification du charbon de bois avec le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. Dans le chapitre IV, un modèle mathématique simple de la pyrolyse du bois épais est développé. Ce modèle tient compte de la conductivité thermique du solide et de la chaleur de la réaction de pyrolyse. Comme la pyrolyse du bois, la gazéification du charbon de bois a pu être étudiée à partir de mesures thermogravimétriques. Un modèle mathématique de la gazéification a été établi, basé essentiellement sur les bilans pseudo-stationnaires de matière et de chaleur dans une particule consommable. Une loi de vitesse du type « Langmuir-Hinshelwood » apparait adéquate pour décrire la réaction de consommation du carbone par la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone car la vitesse de réaction n'augmente pas proportionnellement avec la pression du gaz réactif mais tend à se stabiliser quand la pression augmente.
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Girods, Pierre. "Procédé multi-étagé de valorisation de déchets bois type panneaux de particules." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10026/document.
Full textAbstract:
L’étude présentée dans ce manuscrit s’inscrit dans les contextes environnementaux de la production d’énergie renouvelable et de la valorisation des déchets à base de bois. Il s’agit de valider et d’optimiser un procédé multi-étagé pour les déchets bois de type panneaux de particules. Dans ces déchets le bois est généralement associé à des résines urée formaldéhyde et mélamine formaldéhyde, composés riches en azote qui conduisent à la production de gaz polluants (ammoniac, acides isocyanique et cyanhydrique, NOx…) lors de leur valorisation énergétique (combustion, pyrolyse, gazéification). Le procédé proposé vise dans un premier temps à éliminer l’azote contenu dans le déchet pour produire un solide de type bois chauffé ou charbon dont la valorisation est envisagée dans un second temps par différents voies. La première étape consiste en une pyrolyse basse température (250°C à 400°C) pendant 3 à 15 minutes et permet d’éliminer environ 70 % de l’azote initial pour les différentes conditions étudiées. Le traitement à 250°C permet d’obtenir un meilleur rendement en solide et donc énergétique. La pyrolyse et/ou la pyrolyse / gazéification à la vapeur d’eau du résidu de la première étape sont ensuite étudiées entre 800°C et 1000°C. Le niveau de température le plus élevé assure le meilleur rendement gazeux et permet de produire un gaz riche en hydrogène et en CO utilisable dans divers procédés de valorisation énergétique. La pyrolyse / gazéification permet de convertir l’ensemble du solide carboné optimisant ainsi l’efficacité énergétique du procédé. En revanche, la simple pyrolyse du solide conduit à une production de gaz moins importante mais permet de piéger une part de l’azote dans le charbon résiduel final. Celui-ci, après une étape d’activation, semble particulièrement bien adapté au piégeage par adsorption du phénol et des composés aromatiques en phase liquide. Ainsi, les travaux effectués montrent qu’un procédé multi-étagé est une voie intéressante pour valoriser des sous-produits bois à faible coût en leur donnant une forte valeur ajoutéeWithin the environmental contexts of power generation and waste disposal, the present works deals with the validation and the optimisation of a multistage thermo chemical process of particleboard waste conversion (enhancement). These wastes are mostly associated with urea formaldehyde and melamine formaldehyde resins which contain a huge amount of nitrogen. Nitrogen causes the production of pollutants such as ammonia, isocyanic acid, cyanhydric acid and NOx… during classical thermo chemical process (combustion, pyrolysis and gasification). The process studied aims in a first time to remove nitrogen species from waste to produce a combustible solid and in a second time to convert this residual solid in a combustible gas. The first step consists in a low temperature pyrolysis (250°C to 400°C) during 3 to 15 minutes and assumes to eliminate 70 % of the initial nitrogen content for all studied conditions. The pyrolysis and/or the pyrolysis / gasification under water of the residue are then studied between 800°C and 1000°C. The higher temperature of reaction (1000°C) improves the production of gases and the energy efficiency of this second step and allow the production of hydrogen and carbon monoxide rich gases. The pyrolysis / gasification under water allows a total conversion of the solid which optimises the energy efficiency of the process. However, the pyrolysis under nitrogen produces a lower amount of gases but helps to catch a part of the nitrogen in the residual char. The char then produced is converted through an activation step, in an active char containing nitrogen functionalities with high adsorption capacities, especially for the trapping of phenol or other aromatic compounds in liquid phase. This multistage is thus a interesting way to enhance low cost raw matter like particleboard waste
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Vonk, Gwendal. "Caractérisation de la gazéfication de combustibles solides de récupération (CSR) en vue d'optimiser leur utilsation dans une unité de cogénération par gazogène." Thesis, Rennes 1, 2018. http://www.theses.fr/2018REN1S075/document.
Full textAbstract:
La gazéification est un procédé de conversion thermochimique permettant de convertir un combustible solide en gaz de synthèse (syngaz), composé notamment de H2 et CO. L’utilisation de déchets non-dangereux sous forme de CSR doit, en plus de fournir une énergie avec de bons rendements, respecter les normes environnementales. Nos travaux évaluent les performances énergétiques et environnementales de la gazéification à l’air de CSR (bois, pneus, plastiques, boues de STEP) en réacteurs en lit fixe co-courant à l’échelle pilote et industrielle. Les méthodes d’analyse utilisées permettent un suivi de la composition du syngaz, ainsi que des polluants (soufrés, azotés, goudrons, métaux lourds) dans les effluents du procédé, par rapport à une ressource propre (bois brut). Les performances de gazéification du CSR Bois sont identiques au Bois. Cependant un ajout de 20%m de CSR Pneus, Plastique ou Boues de STEP à du CSR Bois conduit à une diminution de H2 et CO compensée par une augmentation d’hydrocarbures légers (CH4, C2), conduisant à un pouvoir calorifique similaire, compris entre 4,9 et 5,4 MJ/Nm3. Les performances de gazéification sont légèrement plus fiables avec les mélanges de CSR, entre 35 et 49% alors qu’elles atteignent 48 à 52% pour le Bois et le CSR Bois. Par rapport au Bois, seuls les composés azotés sont en plus grand nombre pour le CSR Bois. Pour les mélanges de CSR, les teneurs en goudrons, composés soufrés et azotés sont plus élevées. De plus, les teneurs en métaux lourds sont plus élevées dans les fines particules que dans les charbons, demandant probablement un traitement particulierGasification is a thermochemical conversion process converting solid fuel into synthetic gas (syngas), containing H2 and CO. Sorting waste to produce SRF aims to allow a better energy recovery of waste, while satisfying environmental regulations. This study focuses on energetic and environmental performances of the air gasification of SRF (wood, tire, plastics, sewage sludge) using downdraft fixed bed reactors at pilot and industrial scale. Analytical procedures allow quantification of syngas composition as well as pollutant contents (sulfur, nitrogen, tars, heavy metals) in gasification outlet streams, considering raw wood as a reference. SRF Wood gasification performances are identical to Raw Wood. However adding 20%w of SRF Tire, Plastics or Sewage Sludge to SRF Wood leads to a decrease in H2 and CO contents, balanced by an increase in light hydrocarbons (CH4, C2), resulting in a similar syngas calorific value, ranging between 4.9 and 5.4 MJ/Nm3. Gasification performances are slightly lower with SRF mixes, ranging between 35 and 49%, while reaching 48 to 52% for Raw Wood and SRF Wood. Compared to Wood, only nitrogen containing pollutants are in higher concentrations with SRF Wood. In the case of SRF mixes, tars, sulfur and nitrogen containing pollutants are in higher concentrations. Moreover, heavy metals contents are higher in fine particles than in chars, resulting in a particular post-treatment
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Ould, Lemine Mohamed. "Étude technologique, expérimentale et numérique de la conversion thermochimique de la biomasse : Développement d'un procédé de carbonisation et gazéification en suspension." Paris, CNAM, 2002. http://www.theses.fr/2002CNAM0425.
Full textAbstract:
L'objectif de ce travail est de produire du charbon végétal et du gaz propre à des fins énergétiques à partir des déchets végétaux par le développement d'une nouvelle technologie de carbonisation et gazéification de la biomasse en suspension. L'ensemble du travail s'articule autour de trois grands volets. Le premier volet a pour objectif la mise au point d'un procédé de carbonisation en suspension en combinant des essais de thermogravimétrie de la carbonisation de paille et la mise au point technologique du procédé. Les avantages de cette technologie résident principalement dans la compacité des réacteurs, qui se traduit par une réduction notable des coûts, la simplicité en construction mécanique, qui facilite son adaptation dans les pays en voie de développement, et la souplesse de l'installation par simple réglage d'air primaire. Le deuxième volet est une tentative de modélisation de la carbonisation de la paille dans le réacteur conçu comme un phénomène de combustion turbulente diphasique non-prémélangée en milieu pauvre. Nous avons adopté un modèle Eurelo-Lagrangien couplé à une Pdf présumée à deux scalaires. L'intérêt manifeste de l'application de la méthode Pdf à la combustion turbulente non prémélangée réside dans la possibilité d'introduire par une méthode de volumes finis à opérateurs séparés. Le troisième volet est consacré à l'application du procédé de carbonisation à la valorisation des déchets agricoles et particulièrement la balle et la paille de riz dans un contexte local d'un pays en développement. Il s'agit en effet non seulement de développer une nouvelle technologie énergétique, mais aussi de veiller à l'adéquation de la solution proposée aux contraintes locales. Le panorama du contexte énergétique mondial nous a fait ressortir les principales caractéristiques de la problématique énergie/environnement et particulièrement dans les pays en développementThe objective of this work is to produce vegetable coal and clean gas to energy ends starting from the vegetation wastes by te development of a new technology of carbonization and gasification of the biomass in suspension. The whole work is articulated around three large shutters. The first shutter aims at the development of a process of carbonization of straw and the development technological of the process. The advantages of this technology lie mainly at the compactness of the engines, which results in a notable reduction of the costs, simplicity in mechanical engineering, which facilitates its adaptation in the countries in the process of development, and the flexibility of the installation by simple adjustment of primary air. The second shutter is an attempt at modeling of the carbonization of the straw in the engine designed like a phenomeon of turbulent combustion diphasic non-premixed in poor medium. To model the operation of the engine of process, we adopted a Eulero-Lagrangian model coupled to a pdf supposed with two sclarars. The interest of the application of methode pdf to non-premixed turbulent combustion resides in the possibility of introducing the chemical term of source exactly. The system of the equations of the various assessments was solved by a finit cells method with separated operators. The third shutter is devoted to the application of the process of carbonization to the valorization of agricultural waste and particularly the balls and the rice straw in the local context of a developing country. It is indeed not only a question of developing a new energy technology, but also of taking care of the adequacy of the solution suggested with the local constraints. The panorama of the world energy context emphasized to us the principal charachteristics of the problems energy/environnement and particularly in the developping countries
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Michel, Rudy. "Gazéification catalytique du Miscanthus X giganteus et vaporeformage d'un composé modèle : production de gaz de synthèse." Thesis, Metz, 2009. http://www.theses.fr/2009METZ044S/document.
Full textAbstract:
Cette thèse concerne une étude de la gazéification du Miscanthus X giganteus (MXG). Le MXG présente de nombreux avantages (rendement, pérenne, peu d’entretien, facile à récolter…) qui lui permet d’être un candidat en terme d’énergies renouvelables. Il a fait l’objet de nombreux travaux dans le domaine agricole, mais notre étude est la première concernant sa gazéification afin de produire un gaz de synthèse. La première partie de ce travail concerne l’étude de la gazéification, effectuée dans un réacteur à lit fluidisé en présence de catalyseurs à base d’olivine. Les résultats obtenus lors des différentes campagnes d’essais ont donné d’excellents rendements en gaz (CO + H2) comparables à d’autres biomasses. La caractérisation des catalyseurs, par DRX et MEB a montré un bon comportement de l’olivine (tenue mécanique, régénération), de son côté le Niolivine a permis de meilleurs résultats. L’analyse des goudrons, par IRTF et GC/MS a montré essentiellement la présence de HAP, majoritaire à haute température (>800°C). La deuxième partie de cette étude porte sur le vaporeformage du méthyl-naphtalène, représentatif de la composition des goudrons issus de la gazéification du MXG. Le vaporeformage a été effectué en utilisant les mêmes catalyseurs qu’en gazéification. A côté de la réaction principale, cette étude a permis de mettre en évidence l’importance des réactions secondaires comme la réaction du gaz à l’eau. De plus, ces tests ont confirmé la bonne efficacité du Ni-olivine pour l’élimination des goudrons. Un mécanisme général a été proposé, mettant en jeu le rôle déterminant de l’oxygène radicalaire issu de la décomposition de l’eauThis study presents the gasification of Miscanthus X giganteus (MXG). The MXG presents many advantage (high yield, perennial crop, easily harvesting…) so it’s a good candidate in terms of renewable energy sources. Several works have been carried out in the agricultural field, but this study is the first dealing with gasification in order to produce a syngas. The first part of this work concerns the study of gasification in fluidized bed reactor with olivine-based catalysts. The results obtained in different tests gave a good gas yield (CO + H2) comparable to others biomass. The catalyst characterisation by XRD and SEM is related to the properties of olivine (mechanical strength, recycling), while Ni-olivine gave much better results. Tar analysis by FTIR and GC/MS showed the presence of mainly PAH at high temperature (>800°C).The second part of this study deals with the steam reforming of methylnaphthalene which is representative of the tar composition issued from the MXG gasification. The steam reforming performed with the same catalysts as in the case of gasification. In addition to the main reaction, this study allowed us high lights the existence of secondary reaction such as the water gas shift reaction. Moreover these tests confirmed the high efficiency of Ni-olivine for tar removing. An overall mechanism was proposed with the important role of catalytic oxygen issued from water decomposition
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Jimenez, Lucia. "Comportement et stratégies de gestion des espèces inorganiques dans une installation de gazéification de la biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2015. http://www.theses.fr/2015LORR0025/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce travail est d’étudier les phénomènes de condensation d’aérosols d’espèces inorganiques dans un procédé de gazéification de la biomasse. En effet, au cours du procédé de gazéification, la biomasse lignocellulosique se transforme entre 900 et 1500°C en un gaz de synthèse. Certaines espèces inorganiques contenues dans les cendres, sont en partie volatilisées, en particulier sous forme de chlorures (KCl, NaCl), et se condensent ensuite lors du refroidissement de ce gaz. Les composés peuvent alors provoquer corrosion, bouchage et polluer les catalyseurs utilisés lors des synthèses ultérieures. La compréhension et la modélisation de la condensation de ces espèces peut aider à leur maitrise, et pour limiter les difficultés rencontrées. Un dispositif expérimental analytique existant au laboratoire nous a permis de réaliser des essais de condensation de KCl et NaCl gazeux, dans des conditions expérimentales proches de celles rencontrées en gazéification dans un réacteur à flux entraîné, en particulier pour deux vitesses de refroidissement (1000K/s et 300K/s). L’influence des différents paramètres (présence ou pas de particules préexistantes dans l’installation comme les suies et représentées par des particules de C, concentration en sel, mélange…) sur les phénomènes qui régissent la condensation de la vapeur a été réalisée pour les deux vitesses de refroidissement. D’une manière globale, les résultats expérimentaux ont mis en évidence qu’en l’absence de particules de C, la condensation des espèces inorganiques provoque la formation de très nombreuses nouvelles particules, de très petite taille, par nucléation homogène. En présence de particules de C, cette vapeur a tendance à se condenser sur les particules préexistantes, ce qui permet de réduire les dépôts aux parois d’environ 10% en masse. Le comportement du mélange est un intermédiaire entre celui des deux espèces inorganiques élémentaires. A 300K/s un effet d’agglomération de particules lié à un temps de séjour plus long a été mis en évidence pour tous les essais. Le logiciel SOPHAEROS, développé par l’IRSN pour le calcul du transport et condensation des contaminants pour des applications nucléaires, a été adapté aux conditions expérimentales de cette étude, et été validé pour le KCl et le NaCl par comparaison calcul-expérience. Il a également permis d’expliquer les différences de comportement, d’une part, liées aux variations locales des pressions de vapeur saturante et pression partielle de sel et d’autre part, entre les deux vitesses de refroidissement. En conclusion de ce travail et afin de réduire les dépôts à la paroi, quelques pistes de solutions industrielles sont proposéesThe purpose of this work is to analyze the condensation phenomena of inorganic species aerosols in a biomass gasification process. Indeed, during gasification, lignocellulosic biomass is transformed, in between 900 and 1500°C, into a Syngas. Some inorganic species initially present in the ash, are partly volatilized in chlorides (KCl, NaCl), and condense when the syngas cools down. These compounds may then, induce corrosion, blockages and deactivation of the catalysts used in further synthesis. The understanding and modeling of these species condensation may help to their management, and also to the imitation of the encountered difficulties. An experimental and analytical set-up, existing n the lab, allowed us to perform condensation tests from gaseous KCl and NaCl, under experimental condition close to the industrial gasification ones for an entrained flow reactor, especially for two cooling rates (1000 and 300K/s). The influence of the different parameters (presence or not of preexisting particles like soot and simulated by carbon particles, inorganic salts concentration, salts mixture…) on the vapor condensation phenomena, was performed for both cooling rates. Globally, the experimental results showed that, without carbon particles, the inorganic species condensation induce the formation of very small new particles by homogeneous nucleation. With carbon particles, this vapor tends to condense on the preexisting particles, which allows to reduce the wall deposits by about 10wt %. The mixture behavior is found to be in between the individual salt ones. A particle agglomeration effect is also evidenced at 300K/S, linked the increase of the residence time in the cooling part of the set-up. The SOPHAEROS software, developed by IRSN for the fission product transport and condensation in a nuclear power plant, was adapted to the experimental conditions of this work. The validation of this tool was obtained, comparing calculation and experimental results. It was then used to determine the main condensation and deposits phenomena varying the inorganic salt nature, their concentration, the presence of carbon particles and the cooling rate. It was showed that, the three main involved phenomena, occurring in the quench part of a gasification reactor, without carbon particles, are the direct wall condensation of the vapor, the homogeneous nucleation (favored at high cooling rate, 1000K/s), and gravitational settling deposits. When carbon particles are included, heterogeneous nucleation is predominant upon homogeneous one. The modelling could allow us to explain the behavior differences related to the local variation of salts partial pressure and saturation vapor pressure, as well as the influence of both cooling rates on the condensation results. Finally, some industrial possible solutions to decrease the wall deposits are proposed as a conclusion of the work
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Balland, Michael. "Gazéification de biomasse en lit fluidisé : étude phénoménologique de l’agglomération liée à la fusion des cendres." Thesis, Orléans, 2016. http://www.theses.fr/2016ORLE2020/document.
Full textAbstract:
Améliorer la compréhension des phénomènes pilotant l’agglomération au sein des réacteurs à lit fluidisé lors de la conversion thermochimique de biomasse (700-1000°C) est important pour prédire son occurrence à l’échelle industrielle. L’agglomération est liée à la formation de phases liquides (oxydes liquides et/ou sels fondus) provenant de la fusion des espèces inorganiques contenues dans la ressource (cendres). Leur présence conduit à la défluidisation des matériaux de lit, à l’origine d’une baisse des rendements de production en gaz, voire d’un « blocage » du réacteur. La phénoménologie de l’agglomération est examinée à partir de trois approches expérimentales, en matériaux simulants et réels, à trois échelles différentes et dans des gammes de températures allant de l’ambiante à 1000°C. L’analyse des mécanismes à l’origine de cette agglomération du lit montre que la formation du liquide est le seul paramètre limitant dans la formation d’agglomérats. Ce phénomène provoque une augmentation du diamètre apparent des particules de lit en parallèle d’une diminution de leur masse volumique. Ces modifications peuvent être associées à un déplacement au sein de la classification de Geldart de la catégorie B vers la catégorie D. D’un point de vue hydrodynamique, la défluidisation du lit résulte de la ségrégation des agglomérats au fond du réacteur. Ce phénomène contribue à dégrader l’homogénéité de répartition du gaz de fluidisation dans le réacteur. La défluidisation complète du lit survient pour une fraction de liquide dans le lit très faible (quelques % vol. de lit). Sur la base de ces résultats, une formulation simplifiée a été proposée et permet de prédire, à partir de la ressource utilisée et pour un fonctionnement simplifié, la durée de fonctionnement avant défluidisationImproving the knowledge on the driving phenomena of agglomeration during fluidized-bed conversion of biomass (700-1000°C) is essential to predict its occurrence at industrial scale. Agglomeration is due to liquid phase formation (molten salts and/or molten silicates) coming from the melting of inorganic species contained inside the biomass (ash). Their presence leads to bed materials defluidization, reducing the process efficiency and even going up to a “blockage” of the reactor. The phenomenology of agglomeration is investigated with three experimental approaches, using simulant and real materials, at three different scales, and with a temperature ranging from ambient one to 1000°C. The analysis of the mechanisms underlying the bed agglomeration indicates that the liquid formation is the single limiting parameter for agglomerates formation. This phenomenon leads to an increase of the apparent diameter of the bed particles and at the same time to a decrease of their density. These modifications can be seen as a shift among the Geldart’s classification, from the B to the D-class. Concerning the hydrodynamic aspect, the bed defluidization is due to the agglomerates segregation at the bottom of the reactor. This phenomenon contributes to degrade the homogenous fluidization gas distribution across the reactor. The total bed defluidization occurs for a very low liquid fraction in the bed (few % vol. of bed materials). Based on these results, a simplified model has been proposed in order to predict the operating time before defluidization of the reactor, taking into account the biomass composition and simplified operating conditions
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Lorcet, Hélène. "Contribution à l'étude et à la modélisation de la pyro-gazéification de biomasse par plasma thermique." Limoges, 2009. https://aurore.unilim.fr/theses/nxfile/default/cc4ce49b-1e76-4b09-8a06-085f31cc6d32/blobholder:0/2009LIMO4047.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l’étude d’un procédé innovant de pyro-gazéification de bio-huile utilisant un plasma thermique, afin de produire un gaz riche en CO/H2. Plus précisément, cette thèse vise à comprendre et modéliser les mécanismes jouant un rôle clé lors de la transformation thermochimique de bio-huile dans un écoulement plasma. Tout d’abord, une étude bibliographique portant sur la phénoménologie et la modélisation des interactions plasma – liquide a été réalisée. Elle a conduit à la définition d’une double approche, expérimentale et numérique. Les études expérimentales ont permis d’identifier trois paramètres influents lors de la conversion de molécules organiques en milieu plasma : le rapport entre l’enthalpie spécifique du jet de plasma et l’enthalpie réactionnelle, la nature du gaz plasmagène et le mode d’injection des réactifs. Enfin, les résultats numériques, obtenus avec le code de mécanique des fluides Fluent, viennent confirmer et extrapoler les tendances expérimentalesThis work is devoted to the study of an innovating allothermal process consisting in the thermochemical transformation of bio-oil by using thermal plasma in order to produce a high-value syngas. More precisely, the present study aims to understand and model the mechanisms playing a key role in the gasification of a liquid jet of bio-oil injected in a plasma cross-flow. First, a literature survey on the phenomena and modelling of the plasma – liquid interactions is presented. It led to the definition of a methodology combining an experimental and a numerical approach. The experimental works showed the effect of three main parameters during the conversion of organic compounds under thermal plasma conditions: the ratio between the specific plasma enthalpy to reaction enthalpy, the nature of the plasma-forming gas and the geometry of bio-oil injection. Lastly, the numerical results, obtained with Fluent software, confirmed and made it possible to extrapolate the experimental trends. Nships between the 3rd order NLO properties of tellurites and their structural arrangements (entities connection, tellurium lone pair)
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Demol, Rémi. "Production d'hydrogène issu de gazéification de biomasse : modélisation, analyse technico-économique et environnementale de solutions innovantes." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0322.
Full textAbstract:
La minimisation des impacts causés par le changement climatique impose de substituer des énergies fossiles par des énergies faiblement émettrices de CO₂. L’hydrogène est vu comme un vecteur énergétique permettant de décarboner une partie de l’industrie et des usages de transport et de mobilité. Pourtant, l’hydrogène est produit aujourd’hui quasi-exclusivement à partir d’énergies fossiles pour des usages industriels.Ces travaux s’intéressent à la production d’hydrogène à partir d’une ressource renouvelable, les plaquettes de bois produits secondaires de l’industrie forestière. Compte tenu de la nature du combustible utilisé, des petites unités de valorisation sont envisagées (zone d’approvisionnement limitée, transport de la ressource à courte distance). Les procédés de pyrogazéification permettent la transformation de cette ressource en un gaz de synthèse (CO, H₂, CH₄, CO₂) sous l’effet d’un apport de chaleur (pyrolyse) ou d’un agent oxydant (gazéification) constitué d’oxygène et de vapeur d’eau.Pour juger de la pertinence de ces procédés de pyrogazéification, ils sont étudiés et modélisés avec Aspen Plus. Une attention particulière est apportée à la chaîne de traitement du gaz de synthèse produit. Ce syngaz contient des goudrons qu’il convient de réduire pour l’utilisation ultime du gaz. Dans ce but, une unité d’oxydation partielle est envisagée et modélisée à partir de mécanismes de cinétique radicalaire. Le gaz épuré peut alors être enrichi en H₂ avec des réacteurs de Reformage Catalytique et de Water Gas Shift. La séparation de l’hydrogène produit est une autre étape cruciale et les technologies classiques ne sont pas toujours adaptées au gaz produit. Quand une seule technologie n’est pas à même de réaliser la séparation, un procédé hybride combinant des technologies membranaire et d’adsorption est adopté. La chaleur produite par le procédé est valorisée dans un réseau de chaleur. Afin de juger de la pertinence de ces options, tant d’un point de vue financier que du développement durable, une analyse technico-économique est réalisée ainsi qu’une analyse de cycle de vie. Ces procédés offrent clairement une alternative vertueuse pour la production de différents vecteurs : hydrogène, chaleur, voire biochar. Mais dans les conditions actuelles de marché, ces filières ne sont pas en mesure d’atteindre l’équilibre financier sans un soutien publicMinimizing the impacts caused by climate change imply the replacement of fossil fuels low greenhouse gas emitting energies. The hydrogen energy vector is forecasted to contribute to decarbonizing a part of industry and the uses of transport and mobility. Yet hydrogen is produced nowadays almost exclusively from fossil fuels and is dedicated to industrial applications.This work focuses on the production of hydrogen from a renewable resource, wood chips a by-product of the forest industry. Due to the nature of the fuel considered, small plant units are chosen (a limited supply area, short-distance transport of the resource). Pyrogasification processes transform this combustible into a synthesis gas (CO, H₂, CH₄, CO₂) under the effect of heat input (pyrolysis) or an oxidizing agent (gasification) consisting of oxygen and water vapor.To evaluate the relevance of these pyrogasification processes, they are studied and modeled with Aspen Plus®. Particular attention is put on the synthesis gas cleaning process. This syngas contains tars which should be reduced for the ultimate use of the gas. For this purpose, a partial oxidation unit is envisaged and modeled from a detailed radical kinetic mechanism. The purified gas can then be enriched in H₂ with Catalytic Reforming and Water Gas Shift reactors. The separation of the hydrogen produced is another crucial step and conventional technologies are not always suited to the gas produced. When a single technology cannot achieve the separation, a hybrid process combining membrane and adsorption technologies is adopted. The heat produced by the process is recovered in a heating network.In order to evaluate the relevance of these options, both from a financial and sustainable development point of view, a techno-economic analysis is carried out as well as a life cycle analysis. These processes clearly offer a virtuous alternative for the production of different vectors: hydrogen, heat and even bio-char. But under current market conditions, these industries are unable to reach financial equilibrium without public support