La gazéification du bois : étude expérimentale et théorique de la pyrolyse du bois brut et des réactions d'oxydation du charbon de bois avec le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau

par Richard Capart

Thèse de doctorat en Génie des Procédés

Sous la direction de Maurice Gelus.

Soutenue en 1991

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Modélisation
• Bois -- Gazéification -- Modèles mathématiques
• Charbon -- Gazéification -- Modèles mathématiques
• Charbon de bois
• Pyrolyse
• Thermogravimétrie
• Cinétique chimique
• Gazogènes

Résumé

La thèse couvre différents travaux dans le domaine de la pyrolyse du bois et de la gazéification de charbon de bois avec la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone. Pyrolyse et gazéification ont pu être effectuées sous pression jusqu'a 20 atm. La gazéification du bois est d'abord considérée dans sa globalité, ainsi pour la prédiction de la composition du gaz en sortie de gazéificateur, deux modèles sont proposés. Le premier respecte les conditions de l'équilibre thermodynamique alors que le second repose sur un traitement empirique des bilans matières sans considération de l'équilibre thermodynamique. La gazéification du bois est ensuite étudiée en détail sur le plan cinétique, en particulier les deux étapes de pyrolyse du bois et de gazéification du charbon de bois avec le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. Dans le chapitre IV, un modèle mathématique simple de la pyrolyse du bois épais est développé. Ce modèle tient compte de la conductivité thermique du solide et de la chaleur de la réaction de pyrolyse. Comme la pyrolyse du bois, la gazéification du charbon de bois a pu être étudiée à partir de mesures thermogravimétriques. Un modèle mathématique de la gazéification a été établi, basé essentiellement sur les bilans pseudo-stationnaires de matière et de chaleur dans une particule consommable. Une loi de vitesse du type « Langmuir-Hinshelwood » apparait adéquate pour décrire la réaction de consommation du carbone par la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone car la vitesse de réaction n'augmente pas proportionnellement avec la pression du gaz réactif mais tend à se stabiliser quand la pression augmente.

Titre traduit

The gasification of wood : experimental and theoretical study on the pyrolysis of wood and on the oxydation of wood char by carbon dioxide and steam

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