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Catégorie : Soutenances de thèse et de HDR

Mardi 27 janvier 2015 : Soutenance de thèse de Lucia JIMENEZ : Comportement et stratégies de gestion des espèces inorganiques dans une installation de gazéification de la biomasse


Lucia JIMENEZ, doctorante au sein de l'équipe "Procédés d'élaboration, de l'Institut Jean Lamour, soutient sa thèse de doctorat réalisée en collaboration avec CEA de Grenoble et intitulée :

 

"Comportement et stratégies de gestion des espèces inorganiques dans une installation de gazéification de la biomasse"

 

Date et lieu :

Mardi 27 janvier 2015 à 10h15
Mines Nancy, campus Artem
Salle A007
92 rue du Sergent Blandan, Nancy


Composition du jury :

–      Jacques Poirier, Polytech Orléans, rapporteur

–      Alfred P. Weber, Univ. Clausthal, rapporteur

–      Yann Rogaume, Univ. Lorraine, examinateur

–      Sylvain Salvador, Mines Albi, examinateur

–      Fabrice Patisson, IJL, Univ. Lorraine, directeur de thèse

–      Karine Froment, CEA Grenoble, codirecteur de thèse

–      Gilles Ratel, CEA Grenoble, invité


Mots clés :

Biomasse - Gazéification – Aérosols - Espèces inorganiques – Condensation – Dépôts


Résumé :

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 proposées.