La question du transport maritime est névralgique depuis les débuts de l’industrie du pétrole en 1859 pour une raison essentielle : les lieux de production, de transformation et de consommation sont distincts et souvent séparés par les océans. Il faut donc transporter une grande partie du pétrole brut depuis un nombre limité de pays producteurs vers le reste du monde avec des navires spécialisés – les pétroliers - sur de grandes distances. Cette tendance se renforce tout au long du XXe siècle avec la découverte de grandes réserves de pétrole au Moyen-Orient et en Afrique. De manière générale, le développement de la flotte pétrolière mondiale suit de près l’accroissement de la production et de la consommation de pétrole. Le transport maritime d’hydrocarbures représente encore aujourd’hui de très loin la forme de commerce international la plus importante - un tiers - avec plus de deux milliards de tonnes transportées par an, à rapporter aux cent millions de tonnes en 1935 et aux cinq cents millions de tonnes en 1960. La France, tirant les conséquences des difficultés d’approvisionnement en produits pétroliers pendant la Première Guerre mondiale, fixe tout au long du XXe siècle des règles contraignantes aux compagnies pétrolières en imposant l’obligation d’importer les deux-tiers de leurs besoins sous pavillon national. Or, celles-ci sont confrontées au problème structurant de la Marine marchande française : les coûts d’exploitation élevés de la flotte. Cette recherche tente de comprendre les stratégies mises en place par ces compagnies pour acheminer dans les meilleures conditions possibles le pétrole vers la France, malgré l’obligation de pavillon. Au-delà, il s’agit de comprendre pourquoi les compagnies pétrolières ont fini par abandonner leurs armements maritimes malgré le cadre législatif en vigueur. Total se retire en 1993 de l’activité de transport maritime. Aujourd’hui, les navires sous pavillon français appartiennent à des armateurs norvégiens ou belges, mais en aucun cas français. / The question of maritime transport is nerve since the beginning of the oil industry in 1859 for an essential reason: the places of production, processing and consumption are distinct and often separated by oceans. It is necessary therefore to carry much of the crude oil from a limited number of producer countries to the rest of the world with specialized vessels - tankers - over long distances. This trend is reinforced throughout the twentieth century with the discovery of large oil reserves in the Middle East and Africa. In general, the development of the world tanker fleet is following loan increased production and consumption of oil. The shipping of oil is still very far from today's form of international trade the most important - a third - with more than two billion tons carried per year to report to 100 million tons in 1935 and 500 million tons in 1960. France, drawing the consequences supply difficulties of petroleum products during the First World War, fixed throughout the twentieth century binding rules to oil companies by imposing the obligation to import two-thirds of their needs under the national flag. Now they are facing the problem of structuring the French merchant navy: the high operating costs of the fleet. This research seeks to understand the strategies used by these companies to deliver the best possible conditions in the oil to France, despite the obligation of French flag. Beyond this is why oil companies have ended up abandoning their naval armaments despite the legislative framework. Total, oil French company, retired in 1993 from the shipping business. Today, ships under the French flag belonging to Belgian or Norwegian shipowners, but in no case French.

L'ENI – Ente Nazionale Idrocarburi – est un des plus grands groupes pétroliers au monde et un des plus grands groupes entrepreneuriaux d'Italie ; ancien groupe public, privatisé depuis 15 ans, il est un bon cas d'étude pour donner une réponse à la question posée par le titre : La privatisation d'une entreprise modifie-t-elle la gouvernance?La réponse est complexe et est rendue plus difficile du fait des problèmes et des faits qui se sont passés pendant les années et qui ont été exposées dans la thèse. On avait beaucoup de questions préalables à considérer avant de comprendre si la gestion avait-elle modifié par la privatisation et si avait-elle eu du succès ou non. Avant tout quelle était la période à prendre en considération ?Il était nécessaire de regarder toute la période depuis l'aboutissement de la privatisation jusqu'à nos jours, car c'était la seule manière de comprendre. Et on avait encore une raison liée au domaine pétrolier pour regarder à la période la plus longue : on a parfois besoin de 15 à 20 ans pour voir les résultats d'un investissement tel que l'exploitation d'un gisement : donc on ne pouvait pas se limiter à une courte période, mais toute la période à disposition.Enfin il y avait encore un autre problème : le rôle des actionnaires. Leur activité avait-elle appuyé une politique destinée à obtenir des gains et à éviter des pertes dans le groupe ENI ? Le groupe a-t-il vraiment été capable d'obtenir toujours le maximum et, si non, quel a été le rôle de ses actionnaires, ou mieux, le rôle du plus important de ses actionnaires, qui est encore l'Etat italien ? Et ce rôle est-il expliqué de quelle manière ? A-t-il optimisé les résultats entrepreneuriaux ou non et, le cas échéant, a-t il permis au groupe d'atteindre ces résultats d'optimisation, de baisse de prix et d'amélioration du produit et du service au client qui, selon les théoriciens, devraient être le but et à la fois le résultat d'une privatisation ? / ENI – Ente Nazionale Idrocarburi – is one of the leading oil group in the world and a major enterprise in Italy. A former public group, it was privatized 15 years ago and it is a good case-study providing an answer to the question included in the title : does privatization modify an enterprise's governance?The answer is complex and it is made harder due to facts and problems occurred during the years and which are exposed in dissertation. It was necessary to consider many questions before realizing whether privatization modified governance and if the latter was successful or not. first of all, which was the period to take in consideration? It was necessary to look at the whole period since the start of privatization till our days, because it was the only way to understand the situation.There was an additional reason, strictly linked to oil-system to look at the longest period: on whole: sometimes 15 up to 20 years are needed to get the results of an investment as the exploitation of an oilfield, hence, it was impossible to consider a short term and it was necessary to look at the whole period.Last, there was one more problem : stakeholders' role. Did stakeholders support a gain-getting and a no-losses policy in the ENI Group ? Was the Group really able in getting always the best result and, in case not, which was its stakeholders' role, or which was its major stakeholder's - that is to say the Italian State – role? And how was this role explained ? Did it optymize entrepreneurial results or not, and, if so, did it allow the Group to get the results in optymization, prices lowering, product improvement, and client satisfaction which, according to the scholars, should be at the same time the task and the result of a privatization ?

L’intérêt des chercheurs pour les relations entre la Chine et les États africains s’est fortement développé ces dernières années. De nombreuses études ont analysé les grands changements macroéconomiques entre la Chine et l’Afrique, en mettant l’accent par exemple sur le volume des échanges, le rôle des ressources naturelles, la géostratégie, etc. Toutefois, les chercheurs ont négligé deux aspects déterminants, que cette thèse met au centre de son analyse : 1) la dimension politique des relations entre la Chine et l’Afrique, plus précisément l’examen des mécanismes d’extraversion des régimes africains visant à instrumentaliser les opportunités économiques de cette coopération afin de pérenniser leur pouvoir. Aspect qui démontre l’impact des relations croissantes avec la Chine sur la destinée des régimes politiques autoritaires et des régimes en voie de démocratisation en Afrique. 2) la dimension nationale, voire subnationale des relations entre la Chine et les États africains. Au lieu de prendre l’État comme objet d’analyse, ce qui empêche d’avoir une compréhension étendue de ces relations, cette thèse analyse en profondeur des rapports entre, d’une part, le gouvernement et les entreprises chinois, et d’autre part, la société civile et le milieu des affaires avec le gouvernement chinois dans deux pays : le Sénégal et le Gabon. Conséquemment, plutôt que de se limiter à la collecte de données `macro’, cette recherche a procédé à étude de terrain approfondie afin d’établir un rapport entre la présence chinoise (fait structurant) et la réorganisation rapports au sein des régimes politiques étudiés (variable dépendante). Cette thèse procède à une décomposition à la fois des transformations politiques provoquées par les activités économiques chinoises dans ces deux pays d’Afrique, et de l’utilisation politique que les acteurs institutionnels des régimes du Gabon et du Sénégal font de ces apports extérieurs. Notre thèse démontre que la réappropriation de la coopération chinoise par les élites politiques gabonaises et sénégalaises vise le même objectif, qui est la pérennisation du pouvoir. Toutefois, les stratégies des acteurs politiques en vue d’accroître leur pouvoir divergent d’un régime à l’autre. La configuration institutionnelle de chaque pays impose aux acteurs des opportunités et des contraintes différentes selon la nature du régime politique.

La raréfaction de la ressource pétrolière additionnée à l’insécurité ambiante dans la principale région pétrolifère du monde (Golfe arabo-persique), fait du Golfe de Guinée le nouvel eldorado pétrolier. Au delà du caractère off shore de sa production threaten, la méconnaissance de la valeur réelle de ses réserves prouvées, la qualité de son brut et les législations politico économiques en vigueur dans cette région sont des garanties de sécurisation des approvisionnements pour le monde occidental. Depuis les années 90, la ressource pétrolière du Golfe de Guinée attise les convoitises des grandes puissances. Conséquence de cette attractivité, le Golfe de Guinée est devenu aujourd’hui une zone de convergence des intérêts des pays développés ainsi que des puissances dites émergentes. L’enjeu géoéconomique et géopolitique en cours dans cette région, située au cœur de l’Afrique, suscite des rivalités et des affrontements entre acteurs faisant peser sur la région le spectre d’une guerre du pétrole. Certes, l’ouverture du Golfe de Guinée sur le monde représente un intérêt certain dans les stratégies militaires maritimes mises en place, et donne une vision nouvelle des enjeux. Mais cela ne doit pas oblitérer la réalité des faits. Entre géo-économie et géopolitique, la pseudo-garantie de sécurité qu’offrirait le pétrole du Golfe de Guinée fait de plus en plus l’objet de vifs débats au sein des communautés scientifiques et politiques. C’est dans ce contexte que nous avons choisi de nous intéresser aux risques et menaces qui in fine peuvent réduire voire interrompre les approvisionnements pétroliers dans le Golfe de Guinée, en termes d’enjeux, de risques, de menaces et de défis potentiels pour la décennie à venir. / The rarefaction of the oil resource, the insecurity in the main oil region of the world (Arab-Persian Gulf) made the Gulf of Guinea the new oil El Dorado. The offshore character of its production, the Miss information of the real value of its proved reserve, the quality of its crude oil and political & economic legislations current in this region are guarantees of security of the oil supplies for the western world. Since the 90s, the oil resource of the Gulf of Guinea instigates the greeds of majors. Consequence of this attractiveness, Gulf of Guinea became a zone of convergence of the interests of countries developed as well as emergent’s countries. The geo-economic interests and current geopolitics in this region, situated in the heart of Africa, instigate rivalries and confrontations between actors making be afraid of oil war.Certainly, the opening of the Gulf of Guinea on the world represents a great interest in the organized maritime military strategies, and gives a new vision of the stakes. But it does not have to obliterate the reality of the facts. Between geography-economy and geopolitics, the pseudo-guarantee of security of oil supply that would offer the oil of the Gulf of Guinea made more and more the object of deep debates within the scientific and political communities. It is in this context that we chose to be interested at the risks and threaten who in fine can reduce even to interrupt the oil supplies in the Gulf of Guinea, in terms of stakes, risks, threats and potential challenges for decade to come.

Depuis quelques années, on assiste au grand retour de la Chine en Afrique. Pour promouvoir un nouveau partenariat économique, la chine a mis en place le forum bilatéral sur la coopération Chine-Afrique qui s’est tenu pour la première édition à Pékin en 2000 et a regroupé Chefs d’Etat et hommes d’affaires. Ce forum qui est un modèle de développement commercial s’inscrit dans la logique du Livre Blanc sur la politique africaine de la Chine publié en Janvier 2006 et qui révèle que la Chine travaille à l’établissement et au développement d’un nouveau type de partenariat stratégique caractérisé par l’égalité et la confiance mutuelle dans un esprit « gagnant - gagnant » sur le plan économique et surtout pétrolier. Le continent noir notamment au sud du Sahara, qui possède 9,4% des réserves mondiales de pétrole, soit un potentiel comparable à celui de l’Irak, assure aujourd’hui 11,4% de la production de pétrole. Ainsi, le continent Africain apparaît comme une terre providentielle pour les entreprises chinoises avec des opportunités d’investissements considérées comme la réalisation des projets de prospection par le biais de joint-ventures. Cependant, il a été constaté que les contrats pétroliers entre les entreprises chinoises et les Etats africains sont déséquilibrés. Trois raisons peuvent l’expliquer : d’abord parce que les Etats africains sont économiquement fragiles, ensuite ils souvent en délicatesse avec les institutions internationales et ont donc besoin d’appui de grandes puissances, dont la Chine, enfin ces Etats sont faibles, avec des cadres moins formés à la négociation des contrats pétroliers. Ce qui laisse croire que ces contrats sont léonins, dont la nature juridique n’est pas celle des contrats d’Etat pour absence de principe pact sunt servanda. Toutefois, pour attirer les investissements étrangers, les Etats africains octroient des avantages et des garanties immenses aux investisseurs étrangers, acceptent la stabilité et l’intangibilité du contrat, sont favorables à l’arbitrage international et à la dénationalisation du contrat. Malheureusement, l’argent issu des contrats pétroliers ne permettent pas le développement des Etats au point d’alimenter des conflits internes. Au point où la responsabilité des compagnies pétrolières est difficilement mise en cause, même lorsqu’il s’agit des questions de développement durable ou de protection des populations locales autour des sites pétroliers / In recent years, we have witnessed the great return of China to Africa. To promote a new economic partnership, China set up the bilateral forum on China-Africa cooperation held for the first edition in Beijing in 2000 and brought together Heads of State and businessmen. This forum, which is a model of commercial development, is in line with the White Paper on China's African Policy, published in January 2006, which reveals that China is working on the establishment and development of a new type of partnership. characterized by equality and mutual trust in a 'win - win' spirit at the economic and especially the oil level. The black continent especially south of the Sahara, which has 9.4% of the world's oil reserves, a potential comparable to that of Iraq, now accounts for 11.4% of oil production. Thus, the African continent appears as a providential land for Chinese companies with investment opportunities considered as the realization of prospecting projects through joint ventures. However, it has been found that oil contracts between Chinese companies and African states are unbalanced. Three reasons can explain it: firstly because the African states are economically fragile, then they often in delicacy with the international institutions and thus need the support of great powers, of which China, finally these states are weak, with executives less trained to negotiate oil contracts. This suggests that these contracts are leonine, whose legal nature is not that of state contracts for lack of principle pact sunt servanda. However, in order to attract foreign investment, African states grant immense benefits and guarantees to foreign investors, accept the stability and inviolability of the contract, favor international arbitration and denationalization of the contract. Unfortunately, money from oil contracts does not allow the development of states to the point of fueling internal conflicts. At the point where the responsibility of oil companies is difficult to question, even when it comes to issues of sustainable development or protection of local populations around oil sites

Cette thèse porte sur l’optimisation d’opérations dans un terminal maritime pétrolier en vue d’assister les opérateurs de supervision. L’objectif est de fournir des solutions candidates pour la sélection d’alignements (chemins) de pipelines et pour l’ordonnancement d’opérations de transfert de pétrole et de maintenance de vannes. La principale difficulté de ce travail est la gestion d’un réseau à ressources limitées et conflictuelles. La prise de décision doit être réalisée en fonction des disponibilités des dispositifs, de la capacité opérative du réseau, d’aspects financiers (pénalités) liés au service, et d’activités de maintenance planifiées au préalable. L’optimisation est abordée par des approches tropicales du fait que ces techniques appréhendent de manière concise et intuitive les phénomènes de synchronisation. Les propositions développées ici commencent par des modèles d’optimisation algébriques mono-objectif et se complexifient, lors de l’intégration de nouvelles variabilités, jusqu’à la proposition de modèles d’optimisation multi-objectif hybrides par approches d’intelligence artificielle et algébriques. Dans un premier temps, un modèle d’optimisation mono-objectif non linéaire est proposé en algèbre (max,+) pour minimiser les pénalités, intégrant des phénomènes de nature différente dans une contrainte générique unique. Dans un deuxième temps, la linéarisation est résolue par une priorisation des opérations en conflit. Dans ce contexte, deux critères de linéarisation sont considérés : le premier concernant les pénalités potentielles pour les clients, et le deuxième concernant la criticité des opérations. Le modèle (max,+) non linéaire minimisant les pénalités est étendu pour la prise en compte de la recherche d’alignements et de la minimisation des retards des opérations de maintenance. Pour appréhender la dimension multi-objectif, une approche hybride d’algorithmes génétiques et des systèmes (max,+) linéaires est ensuite discutée. Enfin, dans un cadre plus formel, un nouveau produit synchrone exploitant les phénomènes de parallélisme au plus tôt est défini pour des automates tropicaux pour minimiser le makespan. Les propositions sont validées par des données industrielles recueillies auprès de l’entreprise pétrolière PDVSA et du fournisseur de solutions de supervision Thales Group. Les principales contributions à la recherche relèvent de la considération des approches tropicales dans la résolution de la problématique d’optimisation conduisant à des modèles concis et potentiellement linéaires, la proposition d’une approche hybride d’algorithmes génétiques et systèmes (max,+) linéaires exploitant les avantages de recherche distribuée des approches de l’intelligence artificielle avec les modèles concis issus de l’algèbre (max,+), et de la définition d’un nouveau produit synchrone d’automates tropicaux par une exploitation des phénomènes de parallélisme pour un comportement au plus tôt. / This thesis addresses operations optimization in an oil seaport with the fundamental purpose of assisting supervision operators. The objective is to provide candidate solutions for pipeline alignment (path) selection and for scheduling of oil transfer operations, as well as maintenance operations, considering that the system has limited and conflicting resources. Informed decision making should consider operations scheduling and alignment selection based on : devices availability, operative capacity of the network, financial aspects (penalties) due to late service, and a predefined maintenance schedule. The optimization problem is addressed by tropical approaches given their potential for yielding concise and intuitive representations when modeling synchronization phenomena. The proposals developed herein start by algebraic mono-objective optimization models. They subsequently become more complex, as new aspects are included, leading to the formulation of hybrid multi-objective optimization models based on artificial intelligence approaches as well as (max,+)-linear system theory. Firstly, a mono-objective optimization model is proposed in (max,+) algebra for penalty minimization. This model integrates different nature phenomena into one single constraint. It is nonlinear, considers predefined alignments for transfer operations and is validated through an optimization solver (LINGO). Secondly, linearization of such model is introduced for prioritization of conflicting operations. Within this context, 2 criteria are addressed: potential penalties for clients and, on the other hand, operations criticality. The nonlinear (max,+) model minimizing penalties is extended in order to consider alignment search and delay minimization for maintenance operations. In order to address the multi-objective nature of the problem, an approach based on genetic algorithms and (max,+)-linear system theory is proposed. Finally, in a more formal framework, a new synchronous product for tropical automata exploiting parallelism phenomena at the earliest is defined in order to minimize the makespan. The proposed models and methods herein have been validated by industrial data gathered from the oil company PDVSA and from the supervision solutions provider Thales Group. The main contributions of this research are, firstly, the application of tropical approaches to this specific optimization problem, yielding concise and potentially linear models. Secondly, the proposal of a hybrid approach based on genetic algorithms and (max,+)-linear systems, which exploits the advantages of the distributed search of artificial intelligence approaches and the conciseness of the models stemming from (max,+) algebra. The final contribution focuses on the definition of the alphabet for a new synchronous product of tropical automata.

Ce mémoire compare le pouvoir prédictif de 6 modèles de demande d’essence au Canada. Le modèle de tendance linéaire, le modèle à tendance quadratique, le modèle à tendance exponentielle, le modèle d’ajustement partiel ainsi que deux modèles basés sur l’approche Box-Jenkins ont été évalués. Le modèle d’ajustement partiel permet de montrer que la demande d’essence est inélastique par rapport au revenu ainsi qu’au prix. Toutefois, l’élasticité-revenu est plus forte que l’élasticité prix. Sur base de cette analyse, il est prévu qu’en 2020, au quatrième trimestre, la demande d’essence par habitant au Canada augmentera de moins d’un pourcent relativement au quatrième trimestre 2009.

Ce mémoire traite l'intégration dynamique des opérations de gestion des stocks et du transport avec la présence d'un évènement perturbateur, qui est la livraison urgente sur appel imprévue. En s'inspirant du cadre général de l'industrie énergétique et la distribution de l'huile à chauffage en particulier, après une revue de littérature exhaustive des problèmes de tournées de véhicules dynamiques et stockage-routage, nous introduisons une nouvelle variante qui cadre le problème dynamique de stockage-routage avec livraisons sur appel. Notre démarche de traitement s'est devisée en deux grandes étapes. Une première étape, statique et déterministe, s'est focalisée sur la description et la formulation mathématique du problème en se basant sur la programmation linéaire mixte et une résolution exacte à travers l'algorithme de branch-and-cut. Pour le besoin de l'intégration dynamique des livraisons incertaines sur appel dans un temps d'exécution raisonnable, une deuxième étape dynamique s'est concentrée sur le développement d'une heuristique basée sur la recherche tabou avec la configuration de deux politiques dynamiques de contrôle qui étudient les possibilités d'insérer les visites dynamiques soit dans la route en cours d'exécution ou dans celle de la période suivante dans le cas échéant. 72 instances ont été générées, et des analyses ont été menées sur différents facteurs qui peuvent influencer le taux de service des clients dynamiques aussi que les coûts d'opération. / This thesis deals with the dynamic integration of inventory management and transportation operations with the uncertain event of unplanned deliveries following urgent calls. Inspired by the general framework of the energy industry and the distribution of heating oil, in particular, a comprehensive literature review of both problems of dynamic vehicle routing and inventory-routing are conducted. We then introduce a new variant, called the dynamic inventory-routing problem with customer requests. Our solution approach has been divided into two main steps. A static and deterministic first step focused on the mathematical description and formulation of the problem based on a mixed-integer programming model and the development of an exact solution approach through a branch and cut algorithm. Then, to dynamically integrate uncertain on-call deliveries in a reasonable execution time, a second dynamic step is established to develop a heuristic, based on tabu search, with the configuration of two dynamic control policies that consider the possibilities of inserting dynamic visits either in the route under the execution or in that of the following period. 72 instances are generated, and analyses are conducted on various factors that can influence the service level for dynamic customers and operation costs.

Pour combler l'écart entre l'augmentation de la demande énergétique et l'épuisement de la production d'hydrocarbures onshore, l'exploitation des hydrocarbures offshore est de plus en plus envisagée, en particulier les gisements de gaz / pétrole dans les eaux plus profondes. En attendant, un grand nombre d'unités de traitement déployées pour la production d'hydrocarbures doivent respecter les contraintes environnementales conçues pour la protection maritime. Les systèmes tels que les réacteurs et les épurateurs à lit fixe embarqués deviennent inévitablement l'une des options les plus prometteuses pour atteindre ces deux objectifs. De nombreux efforts dans la littérature pour dévoiler l'hydrodynamique de l'écoulement multiphasé dans les lits garnis révèlent que des défis persistent soit dans leur conception / mise à l'échelle, soit dans leurs opérations. De plus, exposer ces réacteurs à des conditions marines difficiles telles que la convolution de la dynamique des navires et de l'hydrodynamique à l'intérieur des réacteurs à lit fixe conduit à des situations encore plus compliquées pour maintenir des performances de fonctionnement acceptables dans les conditions flottantes. Un grand nombre de preuves issues de la littérature a jusqu'à présent mis en évidence l'échec des colonnes garnies avec des garnissages aléatoires, des garnissages structurés ou des mousses à alvéoles ouvertes, pour empêcher la maldistribution des liquides dans les lits fixes destinés à fonctionner à bord de navires ou de platesformes flottantes. Les efforts de recherche doivent donc se poursuivre dans le but de trouver des composants internes robustes et capables de résilience contre la maldistribution des liquides dans les réacteurs / unités de séparation gaz-liquide. Ce projet de doctorat s’est proposé des recherches visant dans un premier temps de tester des internes disponibles commercialement pouvant préserver des performances similaires à celles des unités terrestres classiques. Au meilleur de notre connaissance, la sensibilité et la susceptibilité des réacteurs monolithes à une mauvaise distribution soumis à des conditions offshore n'ont pas encore été étudiées. Plutôt que de se concentrer uniquement sur une étude des lits monolithiques, le chapitre 1 opte pour une campagne expérimentale plus large comprenant un garnissage aléatoire et un garnissage en mousse à cellules ouvertes pour des comparaisons systématiques de la distribution des liquides en conditions flottantes. La distribution liquide des colonnes embarquées garnies de divers garnissages et pour une large plage de débit gaz / liquide est systématiquement comparée à l'aide d'un capteur à treillis métallique (WMS) et d'un émulateur hexapode à six degrés de liberté. La vraisemblance de conditions météorologiques extracôtières rudes pourrait menacer la sureté de l'exploitation des lits fixes, en particulier dans des situations extrêmes telles que des cyclones, des épisodes d'icebergs, etc. Pour assurer la sécurité du personnel et des installations, l’opération des colonnes garnies à bord doit être immédiatement interrompue pour éviter des problèmes de sécurité critiques sous de telles circonstances. Par conséquent, la base de connaissances sur la dynamique de drainage des liquides dans les lits flottants est iv essentielle pour assurer une vidange rapide du liquide. Néanmoins, l'étude de la dynamique du drainage liquide des lits fixes en conditions flottantes est à tout le moins rare. Par conséquent, le chapitre 2 se propose de comparer expérimentalement le drainage du liquide dans des colonnes garnies dans les conditions marines à celui observé dans une colonne statique verticale à l’instar des applications terrestres. En dehors de cela, l'influence des mouvements du navire (par exemple, cavalement, embardée, pilonnement, roulis, tangage, et lacet) à différentes amplitudes et périodes d'oscillation sur la dynamique de drainage des liquides est étudiée pour approfondir nos connaissances. Parallèlement à l'étude expérimentale, un modèle numérique Euler-Euler transitoire et en trois dimensions est utilisé en complément pour tenter de prédire la dynamique du drainage des liquides dans les lits flottants. D'autres facteurs susceptibles d'affecter la dynamique de drainage sont analysés par la simulation numérique. Ainsi, le chapitre 3 met en évidence l'influence globale des propriétés des liquides, de la structure du lit et des types de mouvement associé à la sollicitation marine. Par ailleurs, la campagne expérimentale en fournissant des données mesurables a permis de valider le modèle dans les conditions de roulis et de tangage testées au laboratoire. / To fill the gap between increasing energy demand and depletion of onshore hydrocarbon production, offshore hydrocarbon exploitation is increasingly contemplated especially the gas/oil fields in the deeper water. Meantime, large amount of deployed processing units for hydrocarbon productions must comply with the environmental codes designated for maritime protection. Systems such as embarked packed-bed reactors and scrubbers inevitably become one of the most promising options to achieve both purposes. Numerous efforts in literature to unveil the hydrodynamics of multiphase flow in packed beds reveal that challenges persist either in their design/scale-up or during the operations. Moreover, exposing these reactors to harsh marine conditions such as the convolution of ship dynamics and hydrodynamics inside packed-bed reactors leads to even more complex situations to maintain the proper operation performance of packed-bed reactors under floating conditions. A lot of evidence from literature has pointed out the failure of random and structured packings and open-cell foams, to prevent liquid maldistribution in packed beds destined to operate on-board sailing ships and floating platforms. Research efforts must therefore continue in the quest for robust internals capable of resilience against liquid maldistribution in gas-liquid reactors/separation units. The proposed Ph.D. research aims at firstly following a sound path to adapt commercially existing internals being capable of preserving performance similar to landbased packed beds. To the best of literature exploring, the sensitivity and susceptibility of monolith reactors to maldistribution subjected to offshore conditions have yet to be investigated. Rather than focusing on a study of monolith beds alone, Chapter 1 opts for a broader experimental campaign including a random packing and an open-cell foam packing for the sake of systematic comparisons of the liquid distribution under floating conditions. Liquid distribution of embarked columns packed with various internals under wide gas/liquid flow range is systematically compared with the assistance of wire mesh sensor (WMS) and six-degree-of-freedom emulator hexapod. Severe offshore weather conditions threaten the operation safety of floating packed beds especially encountering extreme situations such as cyclone, iceberg episodes and so forth. To ensure the safety of staff and facilities, the onboard packed columns must be immediately shutdown to avoid critical safety concerns under such circumstances. Therefore, knowledgebase of liquid draining dynamics in floating packed beds is the essence to ensure timely discharge of liquid. Nevertheless, the study regarding liquid drainage dynamics of packed beds under floating conditions is scarce to say the least. Then, Chapter 2 compares liquid draining of packed columns embarking on floating platforms with static land-based one experimentally. Other than that, the influence of ship motions (e.g., roll, roll & pitch, heave etc.) with different oscillation amplitudes and periods on liquid draining dynamics is investigated to deepen the insights. vi In parallel with the experimental study, a 3D transient Euler-Euler CFD model is employed as a supplementary analysis to further deepen the understanding of liquid drainage dynamics in floating packed beds. More factors possibly affecting the draining dynamics are exploited by numerical simulation. Consequently, Chapter 3 highlights the comprehensive influence of liquid properties, bed structure and moving types instead of focusing on impact of movements alone. Meanwhile, with sufficient body of experimental campaign, the validity and accuracy of model are strongly endorsed.

La production mondiale d’aluminium, produit via le procédé Hall Héroult, est actuellement autour de 60000 tonnes annuellement. Ce procédé a principalement conservé le concept original développé en 1886. Les anodes de carbone précuites utlisées dans ce procédé représentent une part importante du design des cellules d’électrolyse de l’aluminium. Les anodes font partie de la réaction chimique de la réduction de l’alumine et sont consommées lors du processus d’électrolyse. De ce fait, le niveau de consommation et la qualité des anodes ont un effet direct sur la performance des alumineries dans le marché extrêmement compétitif de la production d’aluminium. Bien que le processus et le design des anodes datent de 130 ans, l’effet des propriétés des matières premières sur la qualité finale des anodes n’est pas tout à fait maîtrisé, nécessitant ainsi des recherches approfondies. Les anodes de carbone sont composées de particules de coke, de pitch et de mégots d’anodes. Le pitch à la température de mélange et de formage est un liquide. Par conséquent, le mélange est une pâte de coke et des agrégats de mégots et pitch agissant comme liant. Le comportement de l'écoulement et du compactage de ce mélange en raison de la coexistence d'une variété de paramètres physiques, chimiques et mécaniques sont des phénomènes complexes. Compte tenu de l'importance des anodes de haute qualité et de longue durée en performance et donc l'économie des cellules de réduction, sous-estimer et prédire les propriétés finales des anodes sont très importantes pour les fonderies. La modélisation numérique dans des problèmes aussi complexes peut fournir un laboratoire virtuel où les effets de différents paramètres de processus ou des matériaux sur la qualité de l'anode peuvent être étudiés sans risquer la performance du pot. Toutefois, le choix de la méthode numérique est une décision critique qui doit être prise en fonction de la physique du problème et de l'échelle géométrique des problèmes étudiés. La méthode des éléments discrets (DEM) est utilisée dans ce travail de recherche pour modéliser les deux phases de la pâte d’anode; les agrégats de coke et le brai de pétrole. Dans cette partie du travail, les modèles DEM d’agrégats de coke sont utilisés pour simuler les tests de densité en vrac vibrée des particules de coke et pour révéler les paramètres impliqués. De par sa nature, la DEM est idéale pour étudier les contacts entre particules. Les résultats de ces travaux seront ensuite utilisés pour proposer de nouvelles recettes d’agrégats secs avec une densité en vrac supérieure. La résistivité électrique de lits de particules a été mesurée expérimentalement. Les informations sur les contacts entre particules obtenues à partir des modèles numériques ont été utilisées pour expliquer la résistivité électrique de lits de particules avec différentes distribution de tailles de particules. Les résultats ont montré que lorsque le nombre de contacts par unité de volume augmente dans un échantillon, la résistivité électrique augmente aussi. La densité compactée du lit de particules a aussi une influence sur le passage de courant dans les matériaux granulaires. D’après les résultats obtenus, conserver la densité de contacts aussi basse que possible est bénéfique pour la conductivité électrique s’il n’a pas d’impact négatif sur la densité compactée. Le brai de houille est un matériau viscoélastique à température élevée. Dans ce travail, les propriétés rhéologiques du brai et de la matrice liante (brai + particules fines de coke) ont été mesurées expérimentalement en utilisant un rhéomètre à cisaillement dynamique à 135, 140 145 et 150 °C. Le modèle de Burger à quatre éléments est alors utilisé pour modéliser le comportement mécanique du brai à 150 °C. Le modèle vérifié est alors utilisé pour étudier les propriétés rhéologiques du brai et du mélange coke /brai à 150 °C. Le modèle de Burger calibré démontre une bonne prédiction des propriétés viscoélastiques du brai et de la matrice liante à différentes températures. Les résultats obtenus montrent que, considérant la physique du problème, la méthode des éléments distincts est une technique de simulation numérique adaptée pour étudier les effets des matières premières sur les propriétés mécaniques et physiques des mélanges coke /brai. / Global aluminum production now is around 60 000 metric tonnes, annually, which is produced by the Hall-Héroult process. The process has mostly kept the original concept developed in 1886. Pre-baked carbon anodes are an important part of the design of aluminum smelting cells. Anodes are part of the chemical reaction of alumina reduction and are consumed during the process. Thus, quality and properties of anodes have direct effects on the performance and economy of the aluminum production in today’s highly competitive market. Although the design of anodes goes back to 130 years ago, effects of raw materials properties on final quality of anodes still need to be investigated. Anodes are composed of granulated calcined coke, binder pitch and recycled anode butts. Pitch at temperatures of mixing and forming steps is a liquid. Hence the mixture is a paste of coke and butts aggregates with pitch acting as binder. Flow and compaction behavior of this mixture, because of the co-existence of a variety of physical, chemical and mechanical parameters are complicated phenomena. Given the importance of high quality and long lasting anodes in performance and so the economy of the reduction cells, understating and predicting the final properties of anodes are very important for smelters. Numerical modeling in such complicated problems can provide a virtual laboratory where effects of different materials or process parameters on anode quality index can be studied without risking the pot performance. However, the choice of the numerical framework is a critical decision which needs to be taken according to the physics of the problem and the geometrical scale of the investigated problems. Discrete Element Method (DEM) is used in this research work to model the anode paste. In the first step, DEM models of coke aggregates are used to simulate the vibrated bulk density test of coke particles and to reveal the parameters involved. As a micromechanical model, DEM provides a unique opportunity to investigate the particle-particle contacts. The developed DEM models of coke aggregates were then used to propose a new dry aggregates recipe exhibiting higher packing density. Packing density of coke aggregates has direct effect on the baked density of anodes. High density is a very favorable anode quality index as it has positive effects on mechanical strength, and consumption rate of anodes in the cell. Electrical resistivity of bed of particles was experimentally measured. Particle-particle contacts information obtained from numerical models were used to explain the electrical resistivity of samples with different size distribution. Results showed that the increase in the number of contacts in volume unit of a sample increases, the electrical resistivity of the particle bed. Packing density also influences the electrical current transfer in granular systems. According to the obtained results, keeping the contacts density as low as possible is beneficial for electrical conductivity if it does not have a negative effect on packing density. Pitch is a viscoelastic material at elevated temperatures. In the present work, rheological properties of pitch and binder matrix (pitch+fine coke particles) were experimentally measured using a dynamic shear rheometer at 135, 140, 145 and 150 ºC. Four-element Burger’s model is then used to model the mechanical behavior of pitch and binder matrix. The verified model is then used to investigate the rheological properties of pitch and coke/pitch mixtures at 150 ºC. Calibrated Burger’s model showed to have a good prediction of viscoelastic properties of pitch and binder matrix at different temperatures. Obtained numerical results showed that available empirical equations in the literature fail to predict the complex modulus of mixtures of pitch and coke particles. As pitch has viscoelastic response and coke particles have irregular shapes, rheology of this mixture is more complicated and needs well-tailored mathematical models. Complex modulus of pitch decreases by increasing the temperature from 135 to 150 ºC, this makes easier the coke/pitch mixtures to flow. DEM modeling showed that the mixture gets a better compaction and so lower porosity by vibro-compacting at higher temperatures. The ability of pitch to penetrate to inter-particle voids in the porous structure of bed of coke particles was also shown to be improved by temperature. Final anode structure with less porosity and so high density is favorable for its mechanical strength as well as its chemical reaction in the cell as Based on the obtained results and considering the physics of the problem, it can be said that discrete element method is an appropriate numerical simulation technique to study the effects of raw materials and the anode paste formulation on mechanical and physical properties of coke/pitch mixtures. The platform created in the course of this research effort, provides a unique opportunity to study a variety of parameters such as size distribution, shape and content of coke particles, content and rheological properties of pitch on densification of coke/pitch mixtures in vibro-compaction process. Outputs of this thesis provide a better understanding of complicated response of anode paste in the forming process.