Thèse soutenue

Étude de l’oxydation du sulfure d’hydrogène par le chlore en phase aqueuse. Détermination des constantes cinétiques et développement d’un logiciel de simulation de lavage chimique de H2S en milieu alcalin

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Auteur / Autrice : Mohamed Azizi
Direction : Annabelle CouvertMohamed Ben Amor
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance en 2014
Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Résumé

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Ce travail rentre dans le cadre de l’optimisation des procédés de traitement du sulfure d’hydrogène afin de lutter contre la pollution de l’air. Le sulfure d’hydrogène est généralement considéré comme un polluant toxique indésirable à cause de sa forte odeur caractéristique d’oeuf pourri. Il est responsable de corrosion lorsqu’il est fortement concentré. Il entraîne ainsi la dégradation progressive de canalisations. Actuellement l’absorption avec réaction chimique dans une solution d’hypochlorite de sodium constitue la technique la plus utilisée. La mise au point des tours de lavages chimiques destinées à traiter le H2S requiert la connaissance précise de la cinétique de réactions chimiques mises en jeu. La première partie du travail a consisté à développer un logiciel de simulation d’une tour de lavage chimique d’H2S dans les solutions alcalines ne contenant pas l’hypochlorite de sodium. Des simulations numériques sont menées afin de comprendre l’impact des différents paramètres sur le phénomène de transfert de masse du sulfure d’hydrogène, pour des gammes proches des conditions industrielles. Les résultats de l’approche développée ont montré la nécessité d’ajouter un oxydant chimique pour augmenter la vitesse du transfert gaz-liquide. La deuxième partie de la thèse a consisté dans une première étape, à caractériser un réacteur gaz-liquide agité mécaniquement par une turbine Rushton. Ainsi, des coefficients de transferts locaux coté liquide (kL) et gaz (kG) de H2S et l’aire interfaciale (ao) ont été déterminés. Dans une deuxième étape, l’étude a permis de déterminer des constantes cinétiques d’oxydation de H2S par ClOH/ClO- jusqu'ici inconnues. Enfin, la cinétique d’oxydation de l’anion bisulfure (HS-) par ClOH a fait l'objet de la troisième partie de thèse. Des expériences en compétition entre les réactifs ont permis de déterminer la constante cinétique d’oxydation à pH basique. Les résultats trouvés ont permis de constituer une base de données sur la cinétique d’oxydation du sulfure d’hydrogène par le chlore, qui devra aider les industriels dans leurs prévisions lors de la conception des tours de lavages au chlore alcalin.