Le monoxyde d'azote est exclusivement synthétisé chez les mammifères par une famille d'hémoprotéines, les NO-Synthases. Le cœur de l'activité des NO-Synthases est l'activation de l'oxygène c'est-à-dire l'activation de l'intermédiaire réactionnel FeIIO2. Cette étape est contrôlée par la réactivité intrinsèque du fer, par les transferts de proton et les transferts d'électron. Elle doit être parfaitement maîtrisée car elle contrôle le chemin catalytique emprunté et la nature du produit final. Comprendre l'étape d'activation de l'oxygène est essentiel à la compréhension du rôle biologique et/ou pathologique de la NO-Synthase de mammifère. Cette question s'étend aux NO-Synthases bactériennes pour lesquelles on ne connait ni le mécanisme moléculaire ni la fonction biologique. Ce manuscrit propose une analyse approfondie de l'étape d'activation de l'oxygène de la NO-Synthase. Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de l'environnement proximal sur la réactivité intrinsèque du fer et l'activation de l'oxygène. Nous avons généré des protéines mutées qui modifient les propriétés électroniques de la liaison proximale de l'hème. Ces protéines mutées ont été caractérisées par différentes spectroscopies (résonance paramagnétique électronique, Raman de résonance). Dans un second temps nous avons directement étudié le complexe FeIIO2, en présence d'analogues de substrat, grâce à des analyses de cinétique rapide en flux continu et en flux arrêté (stopped-flow). Dans un troisième temps, le rôle du cofacteur tetrahydrobioptérine dans le transfert de proton et d'électron a été étudié par une méthode de piégeage à des temps très courts : le freeze-quench. L'ensemble de nos résultats montrent que l'activation de l'oxygène est régulée par les propriétés électro-donneuses du ligand proximal et par le réseau de liaisons H distal. Nous mettons en évidence des différences dans le rôle redox du cofacteur tetrahydrobioptérine entre la NO-Synthase de mammifère et la NO-Synthase bactérienne. La difficulté majeure pour comprendre l'étape d'activation de l'oxygène de la NO-Synthase réside dans la complexité et la rapidité de la réaction catalytique. Dans ce contexte, nous avons cherché à adapter une méthodologie qui a prouvé son efficacité dans le cas des cytochromes P450 : la cryo-réduction couplée à des sauts en température.

Un polypeptide néosynthétisé est capable de trouver rapidement le chemin vers sa structure tri-dimensionnelle finale, en passant par des intermédiaires partiellement structurés. L'acquisition d'information sur le rôle et l'importance de ces intermédiaires est rendue difficile parce qu'ils se forment très rapidement pendant la réaction de repliement et que cette période de temps n'est pas accessible aux appareils de mélange usuels.<br />L'objet de cette thèse était de caractériser les évènements cinétiques initiaux du repliement des protéines, notamment de l'apomyoglobine (apoMb), en utilisant des appareils de mélange ultra-rapide. Un appareil de type stopped-flow équipé d'une micro-cuve a permis de diminuer le temps mort de ce type de mélangeur. Une réaction bimoléculaire (NATA et NBS), à permis d'évaluer le temps mort à 400±10 µs, dans un mode d'utilisation permettant de suivre simultanément le signal de fluorescence et le signal de dichroïsme circulaire dans l'UV lointain. L'apoMb est une protéine particulièrement intéressante pour l'étude des évènements précoces du repliement des protéines. Le stopped-flow ultra rapide, a permis de suivre des cinétiques (k jusqu'à 1500 s-1) et montré que chaque étape précédemment identifiée, conduisant l'apoMb de sa forme dépliée à sa forme native (soit les réactions UIa, IaIb, et IbN), présente les caractéristiques typiques d'une réaction à deux états, hautement coopérative.<br />Nous avons étudié l'effet d'osmolytes sur les cinétiques et sur la stabilité à l'équilibre des formes U, I et N de l'apoMb. Des études cinétiques en présence de sucrose ont permis d'observer le comportement de la réactions UIa. Ces résultats indiquent que le sucrose déstabilise de manière relative la forme U et l'état de transition de la réaction UIa, par rapport à la forme Ia. L'étape limitante ne correspondrait donc pas à une compaction de la chaîne peptidique. Dans les mêmes conditions, l'étude de la transition IbN permet d'observer que l'état de transition présente des caractéristiques proches de Ib. Ces résultats, décrivant l'effet osmophobique sur l'intermédiaire I, ainsi que des résultats préliminaires de l'effet d'encombrement moléculaire sur le repliement du cytochrome C, sont discutés dans ce mémoire.

L'apparition ces dernières années de supraconducteurs réalisés industriellement utilisant des composés à haute température de transition offre la possibilité de nouveaux développements en magnétisme supraconducteur. En effet ils permettent d'augmenter le champ magnétique généré en conservant une cryogénie classique à 4,2K d'une part, et ils ouvrent la voie à des développements d'aimants supraconducteurs fonctionnant entre 10 et 30K d'autre part. Les matériaux supraconducteurs à haute température critique sont alors indispensables pour dépasser les inductions magnétiques de 16 T (cas de l'insert dipolaire HTc pour le Large Hadron Collider du CERN) ou augmenter la densité spécifique d'énergie stockée dans un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, cas du projet ANR SuperSMES). Les atouts incontestables (température critique, champ magnétique critique, résistance mécanique) apportés par l'utilisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique tels que l'YBaCuO dans les aimants supraconducteurs demandent de relever quelques défis. Leur comportement est encore mal compris, surtout lors des transitions résistives. Arriver à protéger ces conducteurs requiert une réflexion nouvelle sur les systèmes de protection destinés à éviter les dégradations thermiques et mécaniques. La réponse à la question " peut-on utiliser ces matériaux de manière pérenne dans les aimants supraconducteurs ? " est incontournable. Des éléments de réponse sont donnés ici. L'utilisation des conducteurs est abordée à travers différentes études expérimentales permettant de mieux connaître le conducteur (caractérisation électrique et modélisation de la surface critique) d'une part et de définir les étapes clés de la fabrication des aimants supraconducteurs à haute température de transition (étude des jonctions entre conducteurs ou entre galettes) d'autre part. Cette étude a abouti à la réalisation de deux prototypes d'aimants ayant permis d'identifier les difficultés liées à l'utilisation des rubans d'YBaCuO. Un modèle thermoélectrique des supraconducteurs à haute température de transition est développé et un code numérique basé sur le logiciel de calcul par Eléments Finis CASTEM permet d'étudier le phénomène de transition résistive, ou quench, dans un conducteur et dans un aimant. Le code a été validé sur des essais réalisés au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble. Les résultats obtenus ont permis la définition des conducteurs pour les deux projets liés à la thèse et la validation de la protection.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L'apparition ces dernières années de supraconducteurs réalisés industriellement utilisant des composés à haute température de transition offre la possibilité de nouveaux développements en magnétisme supraconducteur. En effet ils permettent d'augmenter le champ magnétique généré en conservant une cryogénie classique à 4,2K d'une part, et ils ouvrent la voie à des développements d'aimants supraconducteurs fonctionnant entre 10 et 30K d'autre part. Les matériaux supraconducteurs à haute température critique sont alors indispensables pour dépasser les inductions magnétiques de 16 T (cas de l'insert dipolaire HTc pour le Large Hadron Collider du CERN) ou augmenter la densité spécifique d'énergie stockée dans un SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage, cas du projet ANR SuperSMES).Les atouts incontestables (température critique, champ magnétique critique, résistance mécanique) apportés par l'utilisation des matériaux supraconducteurs à haute température critique tels que l'YBaCuO dans les aimants supraconducteurs demandent de relever quelques défis. Leur comportement est encore mal compris, surtout lors des transitions résistives. Arriver à protéger ces conducteurs requiert une réflexion nouvelle sur les systèmes de protection destinés à éviter les dégradations thermiques et mécaniques. La réponse à la question " peut-on utiliser ces matériaux de manière pérenne dans les aimants supraconducteurs ? " est incontournable.Des éléments de réponse sont donnés ici. L'utilisation des conducteurs est abordée à travers différentes études expérimentales permettant de mieux connaître le conducteur (caractérisation électrique et modélisation de la surface critique) d'une part et de définir les étapes clés de la fabrication des aimants supraconducteurs à haute température de transition (étude des jonctions entre conducteurs ou entre galettes) d'autre part. Cette étude a abouti à la réalisation de deux prototypes d'aimants ayant permis d'identifier les difficultés liées à l'utilisation des rubans d'YBaCuO. Un modèle thermoélectrique des supraconducteurs à haute température de transition est développé et un code numérique basé sur le logiciel de calcul par Eléments Finis CASTEM permet d'étudier le phénomène de transition résistive, ou quench, dans un conducteur et dans un aimant. Le code a été validé sur des essais réalisés au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Grenoble. Les résultats obtenus ont permis la définition des conducteurs pour les deux projets liés à la thèse et la validation de la protection.

Ovako Sweden AB i Hällefors har vid seghärdning av stål problem med sprickor. Studier visar på att tillsatser av polymer i kylvattnet ger ett långsammare och jämnare kylförlopp, vilket minskar risken för sprickor. För att fastställa vilken mängd polymer som är lämplig att tillsätta i kylvattnet vid härdning av deras låglegerade segment av seghärdat stål, så har undersökningar utförs på två stålsorter. Skillnaden i härdresultat mellan de olika testade koncentrationsnivåerna var små, men vid högre polymerkoncentration så fördelades hårdheten något jämnare genom hela tvärsnittet. / Ovako Sweden AB have problems with cracks during the process of hardening of steel. Studies show that the additives of polymer in the cooling water gives a slower and more even cooling process, which reduce the risk of crack onset. To decide the amount of polymer that is suitable to put in the cooling water at the hardening of their low-alloy steel segment of quenched and tempered steel, so studies have been conducted on two types of steel. The difference in hardening results between different tested concentration levels were small, but at higher polymer concentration the hardness was distributed slightly more evenly throughout the cross section.

The capacity of soft annealing of low alloyed tubes at Ovako’s continuous annealing furnaces have been evaluated by comparing how it is done today with information from published and internal articles on the subject. It was found that it is possible to reduce the cycle time by 30 % for one furnace, 55 % for one furnace and 72 % for two furnaces. Two separate fullscale tests were made to assess whether the faster soft annealing procedure was feasible. The tests were performed without any reconstruction of the furnace and were made by continuously vary the speed of the batch inside thefurnace. The temperature in the batch was measured and compared with results from computer simulations of the heating/cooling sequences. The computer simulations were performed in COMSOL. The soft annealing was evaluated according to the SEP-520 standard ,which means evaluating the microstructure and hardness. The results show that the faster heat treatment could yield lower grades than today but still meet it’s requirements. In order to achieve this increase  a reconstruction of the furnaces is needed and the reconstruction is  briefly treated in the report. Ideas to further increase the speed of the soft annealing procedure are also presented.

This paper examines how the initial austenite grain size in quench and partitioning (Q-P) processes influences the final mechanical properties of Q-P steels. Differences in austenite grain size distribution may result, for example, from uneven heating rates of semi-finished products prior to a forging process. In order to quantify this influence, a carefully defined heat treatment of a cylindrical specimen made of the Q-P-capable 42SiCr steel was performed in a dilatometer. Different austenite grain sizes were adjusted by a pre-treatment before the actual Q-P process. The resulting mechanical properties were determined using the upsetting test and the corresponding microstructures were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). These investigations show that a larger austenite grain size prior to Q-P processing leads to a slightly lower strength as well as to a coarser martensitic microstructure in the Q-P-treated material.

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Catalytic hydrotreating (HDT) is a mature process technology practiced in the petroleum refining industries to treat oil fractions for the removal of impurities (such as sulfur, nitrogen, metals, asphaltene). Hydrotreating of whole crude oil is a new technology and is regarded as one of the more difficult tasks that have not been reported widely in the literature. In order to obtain useful models for the HDT process that can be confidently applied to reactor design, operation and control, the accurate estimation of kinetic parameters of the relevant reaction scheme are required. This thesis aims to develop a crude oil hydrotreating process (based on hydrotreating of whole crude oil followed by distillation) with high efficiency, selectivity and minimum energy consumption via pilot plant experiments, mathematical modelling and optimization. To estimate the kinetic parameters and to validate the kinetic models under different operating conditions, a set of experiments were carried out in a continuous flow isothermal trickle bed reactor using crude oil as a feedstock and commercial cobaltmolybdenum on alumina (Co-Mo/¿-Al2O3) as a catalyst. The reactor temperature was varied from 335°C to 400°C, the hydrogen pressure from 4 to10 MPa and the liquid hourly space velocity (LHSV) from 0.5 to 1.5 hr-1, keeping constant hydrogen to oil ratio (H2/Oil) at 250 L/L. The main hydrotreating reactions were hydrodesulfurization (HDS), hydrodenitrogenation (HDN), hydrodeasphaltenization (HDAs) and hydrodemetallization (HDM) that includes hydrodevanadization (HDV) and hydrodenickelation (HDNi). An optimization technique is used to evaluate the best kinetic models of a trickle-bed reactor (TBR) process utilized for HDS, HDAs, HDN, HDV and HDNi of crude oil based on pilot plant experiments. The minimization of the sum of the squared errors (SSE) between the experimental and estimated concentrations of sulfur (S), nitrogen (N), asphaltene (Asph), vanadium (V) and nickel (Ni) compounds in the products, is used as an objective function in the optimization problem using two approaches (linear (LN) and non-linear (NLN) regression). The growing demand for high-quality middle distillates is increasing worldwide whereas the demand for low-value oil products, such as heavy oils and residues, is decreasing. Thus, maximizing the production of more liquid distillates of very high quality is of immediate interest to refiners. At the same time, environmental legislation has led to more strict specifications of petroleum derivatives. Crude oil hydrotreatment enhances the productivity of distillate fractions due to chemical reactions. The hydrotreated crude oil was distilled into the following fractions (using distillation pilot plant unit): light naphtha (L.N), heavy naphtha (H.N), heavy kerosene (H.K), light gas oil (L.G.O) and reduced crude residue (R.C.R) in order to compare the yield of these fractions produced by distillation after the HDT process with those produced by conventional methods (i.e. HDT of each fraction separately after the distillation). The yield of middle distillate showed greater yield compared to the middle distillate produced by conventional methods in addition to improve the properties of R.C.R. Kinetic models that enhance oil distillates productivity are also proposed based on the experimental data obtained in a pilot plant at different operation conditions using the discrete kinetic lumping approach. The kinetic models of crude oil hydrotreating are assumed to include five lumps: gases (G), naphtha (N), heavy kerosene (H.K), light gas oil (L.G.O) and reduced crude residue (R.C.R). For all experiments, the sum of the squared errors (SSE) between the experimental product compositions and predicted values of compositions is minimized using optimization technique. The kinetic models developed are then used to describe and analyse the behaviour of an industrial trickle bed reactor (TBR) used for crude oil hydrotreating with the optimal quench system based on experiments in order to evaluate the viability of large-scale processing of crude oil hydrotreating. The optimal distribution of the catalyst bed (in terms of optimal reactor length to diameter) with the best quench position and quench rate are investigated, based upon the total annual cost. The energy consumption is very important for reducing environmental impact and maximizing the profitability of operation. Since high temperatures are employed in hydrotreating (HDT) processes, hot effluents can be used to heat other cold process streams. It is noticed that the energy consumption and recovery issues may be ignored for pilot plant experiments while these energies could not be ignored for large scale operations. Here, the heat integration of the HDT process during hydrotreating of crude oil in trickle bed reactor is addressed in order to recover most of the external energy. Experimental information obtained from a pilot scale, kinetics and reactor modelling tools, and commercial process data, are employed for the heat integration process model. The optimization problem is formulated to optimize some of the design and operating parameters of integrated process, and minimizing the overall annual cost is used as an objective function. The economic analysis of the continuous whole industrial refining process that involves the developed hydrotreating (integrated hydrotreating process) unit with the other complementary units (until the units that used to produce middle distillate fractions) is also presented. In all cases considered in this study, the gPROMS (general PROcess Modelling System) package has been used for modelling, simulation and parameter estimation via optimization process. / Tikrit University, Iraq