Pyrolyse ultrarapide du bois en présence d'eau supercritique : conception et mise au point d'un nouveau réacteur, influence des paramètres expérimentaux sur les produits de la réaction

• Auteur / Autrice : Zegbeu Poussi
• Direction : Jean Lucas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques. Chimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris, CNAM

Résumé

Nous avons exploré un nouveau procédé de pyrolyse du bois : la pyrolyse rapide en présence d'eau supercritique. Une plaque annulaire chaude en rotation érode l'échantillon de bois. Le réacteur conçu permet de travailler à haute température (400 à 600 C°) avec des parois relativement froides (60 C°). En utilisant la méthode des volumes finis et le schéma semi-implicite, nous avons simulé numériquement son fonctionnement notamment : - la température de la plaque pendant son contact glissant avec l'échantillon, - l'ablation du bois traité comme un milieu poreux réactif en résolvant le problème de Stefan. Les résultats confirment et éclaircissent des données expérimentales de la littérature. Durant le contact, la plaque fournit principalement de la chaleur sensible à l'échantillon. Lorsque leur vitesse relative augmente, la température moyenne de contact croit. La réaction se déroule dans une faible couche (50 à 250 microns) en fonction de la température et de l'humidité. La température du front de fusion et sa vitesse sont quasiment constantes. La température de début de réaction est faiblement affectée par la température et l'humidité. Elle est néanmoins réduite par la présence d'eau. L'étude expérimentale révèle que la couche de produit qui recouvre la plaque pendant la réaction, limite fortement le transfert de chaleur. Ce phénomène est réduit par augmentation de la température car les produits sont moins goudronneux. Le bilan de matière confirme le rôle essentiel du transfert de chaleur au cours de la réaction. La présence d'eau supercritique (250 bars) améliore la vitesse de réaction et favorise la formation de liquides au détriment des gaz. Cependant, l'humidité n'influence pas le bilan de matière dans la plage étudiée (300 à 800%). Les rendements de liquides (65 à 70%) sont parmi les meilleurs rapportés dans la littérature.