Etude cinétique de la réaction équilibrée décarbonatation recarbonatation du carbonate de calcium

par Anne Palandri

Thèse de doctorat en Chimie physique : Énergétique

Sous la direction de Gilles Prado.

Soutenue en 1992

à Mulhouse , en partenariat avec École nationale supérieure de chimie (Mulhouse, Haut-Rhin) (autre partenaire) .

mots clés

• Carbonate de calcium -- Thèses et écrits académiques
• Cinétique chimique -- Thèses et écrits académiques
• Fluidisation -- Thèses et écrits académiques

Résumé

La décomposition thermique du carbonate de calcium suivant la réaction équilibrée (carbonate de calcium donne chaux plus dioxyde de carbone) est connue depuis 1777. Malgré les multiples références bibliographiques, il ne semble pas y avoir de données cinétiques bien établies. Par conséquent, après une caractérisation physico-chimique détaillée du carbonate de calcium, une étude paramétrique de la décarbonatation a été réalisée en thermobalance pour accéder aux constantes de vitesse intrinsèques. Une modélisation du couplage réactivité chimique - transferts de masse au sein du milieu poreux (au sein et au-dessus du lit) permet d'aboutir aux cinétiques de décarbonatation et de recarbonatation qui suivent une loi d'Arrhénius. Ces constantes de vitesse sont validées soit par une comparaison des thermogrammes calculés et expérimentaux soit par une comparaison des résultats cinétiques et thermodynamiques. De plus, afin de se placer dans des conditions voisines de celles industrielles pour la formation de chaux, un lit fluidisé a été élaboré à l'échelle du laboratoire. Les cinétiques peuvent ainsi être employées dans des conditions expérimentales différentes pour vérifier leur ordre de grandeur

Titre traduit

Kinetic study of the forward and reverse reaction decarbonation recarbonation of the calcium carbonate

Résumé

Thermal decomposition of calcium carbonate according to the forward and reverse reaction (calcium carbonate gives lime and carbon dioxide) is known since 1777. Despite all the bibliographical references, kinetic data seem to be not well know. Therefore, after a detailed physical chemistry characterization of calcium carbonate, a parametric study of the decarbonation has been done in thermobalance to reach intrinsic rate constants. A modelling of the interaction between chemical reactivity and mass transport in a porous medium (inside and above the bed) allows us to get decarbonation and recarbonation kinetics which follow the Arrhenius'law. We can prove the validity these rate constants by comparison between calculated and experimental TGA plots or by comparison between kinetic and thermodynamic data. Morever, in order to represent the industrial conditions for lime formation, a fluidized bed has been elaborated at a laboratory scale. So, kinetics can be used in other ex eperimental conditions to verify their order of magnitude.