Les composés organiques volatils (COV) constituent une famille importante de polluants atmosphériques émis par de nombreuses activités anthropiques (transports, industries pétrochimique et pharmaceutique, dégraissage des métaux, solvants de peintures et de nettoyage, imprimerie, …). Ils sont responsables d’effets nocifs sur la santé et sont des précurseurs de la génération d’ozone troposphérique. Dans le futur, les normes d’émission devenant de plus en plus strictes, des techniques d’épuration plus performantes devront être développées et les procédés existants seront appelés à être perfectionnés. Une des voies pour y parvenir est de combiner plusieurs techniques de traitement déjà éprouvées. L’originalité de la recherche a donc consisté à coupler deux techniques connues d’abattement en réalisant l’absorption et l’adsorption combinées de COV dans une suspension aqueuse d’une fine poudre de charbon actif, l’adjonction de l’adsorbant au solvant liquide devant avoir pour effet d’augmenter la capacité globale de fixation du polluant par rapport à une opération d’absorption seule. Le couplage absorption-adsorption a été mis en oeuvre pour la réduction de 4 composés organiques modèles portés par un flux d’air : alcool isopropylique, acétone, 1,2-dichloroéthane et toluène, en travaillant avec un contacteur à faisceaux de câbles mis au point dans le service de génie chimique de la Faculté. La thèse a mis en lumière tous les mécanismes de transfert de matière impliqués dans ce procédé triphasique, à savoir: le transfert du COV depuis la phase gaz vers la phase liquide (l’absorption), le transfert des molécules dissoutes en phase liquide vers le charbon actif (l’adsorption) et le transfert gaz-liquide en présence de particules solides. Il est apparu que les particules solides induisent deux effets opposés sur la vitesse de diffusion des COV dans le milieu liquide: une réduction due à leur simple présence volumique et un effet accélérateur dû à leur caractère adsorbant. L’influence sur les transferts de la concentration et la granulométrie des particules ainsi que de leur capacité d’adsorption et des coefficients de diffusion interne, ont été étudiés. Finalement, tous les résultats expérimentaux observés ont pu être justifiés au moyen d’une modélisation de tous les phénomènes se déroulant dans la suspension.

Texte remanié et augmenté de: Diss.--Philosophische Fakultät--Universität München, 1993. Titre de soutenance : Der Schuman-Plan und die Ursprünge der europäischen Einigung 1944-1952. / Bibliogr. p. 359-378. Index.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Structure et dynamique des systèmes réactifs : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3724. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 227-250.

Thèse doctorat : Géosciences : Nancy 1 : 2004. / Titre provenant de l'écran-titre.

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Th. doct.-ing.--Génie chim.--Toulouse--I.N.P., 1985. N°: 359.

Dans le but d'une meilleure caractérisation de l'aléa gaz dans les bassins houillers miniers ennoyés, un dispositif expérimental a été développé pour quantifier la libération du méthane depuis le charbon. Des échantillons de charbon saturés en méthane ont été soumis à des pressions hydrostatiques allant de 3 à 4,3 MPa, dans une cellule autoclave. Le protocole développé à partir du système initial et des moyens techniques apportés au cours des travaux de thèse s'est révélé opérationnel. Les résultats des expériences et leur analyse ont mis en évidence deux phénomènes : une désorption significative du méthane initialement adsorbé et l'effet de la pénétration de l'eau dans les pores du charbon sur la pression dans la cellule. Les différents niveaux de pression imposée au charbon ont montré que la fraction de méthane désorbé augmente avec la pression, du fait d'une sollicitation plus profonde des pores saturés en méthane.Les constantes d'équilibre déterminées ont été utilisées dans des modèles numériques visant à simuler la migration du méthane dans des structures minières ennoyées. Les modèles les plus simples ont montré l'importance des perméabilités du charbon et des vides miniers, ainsi que l'effet inhibiteur de l'ennoyage sur la libération de méthane. La concentration atteinte en méthane dissous est limitée par la constante de sorption attribuée au charbon et à sa teneur initiale en méthane. D'autres scénarios reprenant un contexte de gestion de la remontée des eaux de mine illustrent l'impact d'un pompage sur la sollicitation du méthane et son influence quant à une possible émission en surface, au terme d'une durée de l'ordre de la décennie, voire du siècle. / An experimental laboratory device has been developed in order to better characterize the possibility if gas emissions from flooded coal mines. Coal samples, saturated with methane, have been submitted at hydrostatic pressure from 3 to 4.3 MPa in an autoclave cell. The initial set-up and the technical apparatus added during the thesis work permit to establish an operational protocol. The results and their analysis highlight two processes: a significant desorption of methane from the flooded coal and the impact of the water penetration in the coal pores on the hydrostatic pressure. The pressure levels the coal was submitted to reveal that an increase of hydrostatic pressure enhances desorption and dissolution, as a consequence of a deeper solicitation of the methane-saturated pores.The experimental equilibrium constants have been taken into account in numerical models aiming to simulate the methane migration in flooded mine structures. The simplest models showed the importance of coal and mine voids permeability and the methane release limitation by flooding. The methane concentration in water is controlled by the desorption constant of the coal and its initial methane content. Other models simulating a flooding management context illustrate the impact of pumping on methane release and its influence concerning an eventual surface emission after decades or even century.

L’objectif de la thèse est de comprendre et de modéliser les principaux phénomènes chimiques qui gouvernent les performances du premier réacteur, et en particulier le rôle du solvant donneur d’hydrogène, ainsi que les interactions entre charbon, solvant, hydrogène gazeux et catalyseur. L’impact des conditions opératoires telles que la température, la pression d’hydrogène, le temps de séjour ainsi que l’impact de la qualité de la charge (type de charbon et teneur en cendres) et du type de solvant ont également été évalués. Ce travail s’articule autour d’une partie expérimentale réalisée en autoclave et d’une partie modélisation basée sur un schéma réactionnel simplifié et sur un regroupement par familles chimiques. Dans un premier temps, la partie expérimentale a consisté à mettre au point une stratégie adaptée à l’étude. L’outil utilisé est un réacteur batch de type autoclave fonctionnant jusqu’à 25 MPa et 450°C qui sont des conditions opératoires classiques en hydroliquéfaction du charbon. La charge de référence utilisée est un charbon Illinois n°6, bien connu dans la littérature. Le solvant utilisé est le 1,2,3,4-tétrahydronaphtalène (tétraline) qui est une molécule naphténo-aromatique potentiellement donneuse d’hydrogène et qui a été couramment utilisée au laboratoire pour ce type d’étude. Enfin, un seul catalyseur sulfuré NiMo/Al2O3 a été testé, l’objectif de cette étude ne portant pas sur ce paramètre. Un protocole spécifique de post-traitement a été optimisé pour séparer les différentes fractions de liquéfiats produits, avant leur caractérisation. La démarche originale mise en place dans ce travail a consisté à fractionner les liquéfiats par microdistillation à bande tournante (50 plateaux théoriques) puis à fractionner la coupe résidu sous vide via des extractions par solvants. La microdistillation a ainsi permis de séparer les liquides en quatre coupes : Pi-230°C, 230-350°C,350-450°C et 450°C+, avec une bonne performance de séparation, isolant notamment la quasi totalité du solvant dans la fraction légère, performance difficile à atteindre sur des outils plus classiques. Chacune de ces coupes a été analysée en distillation simulée par chromatographie gazeuse et par analyses élémentaires CHONS. Le résidu sous vide (450°C+) a ensuite été fractionné en huiles lourdes, asphaltènes et préasphaltènes, par solubilité dans l’heptane et le toluène respectivement. Ce protocole a été appliqué à chacun des 66 essais de liquéfaction réalisés dans l’autoclave, ce qui a permis d’effectuer des bilans matières complets et d’évaluer l’impact des conditions opératoires, des interactions solvant-phase gaz-catalyseur et des différentes charges. Pour chaque bilan, le taux deconversion, les structures de rendements et les performances en hydrotraitement ont été déterminés ainsi que la répartition entre la phase gaz et le solvant dans l’hydrogénation du charbon. / This work deals with the understanding and the modeling of coal hydroliquefaction mechanisms, more precisely the impact of operating conditions and H-donor solvent -hydrogen gas phase-catalyst interactions. Experimental tests are performed in a batch reactor by using Illinois #6 coal, tetralin and NiMo/Al2O3 catalyst. An original separation procedure is developped, combinig micor-distillation and solvent extraction. Complete mass balances allow the dtermination of conversion, product yields and product quality. Operating conditions studied are temperature (380° C-420°C), hdrogen pressure (16-22 MPa) and NiMo/Al2O3 presence. Temperatures mainly impacts the firs stage of liquefaction (also called dissolution), hydrogne pressure and catalyst the products quality. Then, tests performed with other solvents (n-undecan or diethylbenzene) and/or under N2 pressure have shown the crucial impact of solvent on the first stage of liquefaction, and and the high impact of gas phase o products quality. These experimental results allow the establishment of kinetic model. In a first step, maceral are transformed into coke, preasphaltenes and hydrotreatment products. Coke formation only depends on temperature. However, preasphaltenes and hydrotreatment products formation highly depends on solvent. Other products (asphaltenes, vacuum distillate, middle distillate, light distillate and gas) are producted from preasphaltenes

Dans l’industrie de l’aluminium, le coke de pétrole calciné est considéré comme étant le composant principal de l’anode. Une diminution dans la qualité du coke de pétrole a été observée suite à une augmentation de sa concentration en impuretés. Cela est très important pour les alumineries car ces impuretés, en plus d’avoir un effet réducteur sur la performance des anodes, contaminent le métal produit. Le coke de pétrole est aussi une source de carbone fossile et, durant sa consommation, lors du processus d’électrolyse, il y a production de CO2. Ce dernier est considéré comme un gaz à effet de serre et il est bien connu pour son rôle dans le réchauffement planétaire et aussi dans les changements climatiques. Le charbon de bois est disponible et est produit mondialement en grande quantité. Il pourrait être une alternative attrayante pour le coke de pétrole dans la fabrication des anodes de carbone utilisées dans les cuves d’électrolyse pour la production de l’aluminium. Toutefois, puisqu’il ne répond pas aux critères de fabrication des anodes, son utilisation représente donc un grand défi. En effet, ses principaux désavantages connus sont sa grande porosité, sa structure désordonnée et son haut taux de minéraux. De plus, sa densité et sa conductivité électrique ont été rapportées comme étant inférieures à celles du coke de pétrole. L’objectif de ce travail est d’explorer l’effet du traitement de chaleur sur les propriétés du charbon de bois et cela, dans le but de trouver celles qui s’approchent le plus des spécifications requises pour la production des anodes. L’évolution de la structure du charbon de bois calciné à haute température a été suivie à l’aide de différentes techniques. La réduction de son contenu en minéraux a été obtenue suite à des traitements avec de l’acide chlorhydrique utilisé à différentes concentrations. Finalement, différentes combinaisons de ces deux traitements, calcination et lixiviation, ont été essayées dans le but de trouver les meilleures conditions de traitement. / In aluminum industry, calcined petroleum coke is considered as the major component in anode recipe. There is a trend of degrading quality of petroleum coke as the level of impurities is increasing. This is important for the aluminum industry because these impurities reduce the anode performance and contaminate the produced metal. In addition, petroleum coke is a fossil source of carbon and CO2, produced during its consumption in aluminum electrolysis is considered as a greenhouse gas (GHG) with a well-known role in the global warming and climate changes. Due to its availability and massive worldwide production, wood charcoal is an attractive alternative for petroleum coke in production of carbon anode for aluminum smelting process. However, using charcoal in anode production is a big challenge since it does not meet the specifications required for anode making. The very porous and disordered carbon structure and its relatively high minerals content are considered as serious disadvantages. In addition, its density and electrical conductivity were reported to be lower than those of petroleum coke. This work explores the effect of heat treatment on properties of charcoal with the aim to bring them closer to the specifications required for anode making. At high temperature, the structural evolution of charcoal was detected using several techniques. In addition, various acid leaching conditions were used to reduce the ash content. Different calcination/acid leaching combinations were performed to attain the optimum treatment condition. The materials were then characterized for air and CO2 reactivity in order to assess their potential application in anode manufacturing.

Thesis--Rijksuniversiteit te Leiden, 1957. / Includes bibliographical references (p. [194]-199) and index.