Absorption sélective du dioxyde de soufre par des solvants organiques : étude des paramètres d'interaction, de solubilité et de cinétique

par Marcel Van Dam

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Christine Roizard.

Soutenue en 1998

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l'utilisation de solvants organiques en vue de l'extraction sélective de dioxyde de soufre (SO₂) des effluents gazeux industriels, le processus devant être réversible afin de pouvoir récupérer et recycler le solvant ; le SO₂ ainsi concentré pourra être recyclé. Cette étude a été effectuée en quatre étapes : (1) choix des solvants, (2) étude des interactions entre le SO₂ dissous et les solvants, (3) mesure de la solubilité de SO₂, (4) mesure de la cinétique d'absorption de SO₂. Des paramètres indiquant la basicité de type Lewis du solvant ont permis de corréler les valeurs de solubilité issues de la littérature. En prenant en compte des critères concernant la capacité, la sélectivité, la régénération, la pression de vapeur et la toxicité, nous avons retenu trois solvants : la N-Méthylpyrrolidone-2 (NMP), la N,N-Dimethylpropyleneuree (DMPU), la N-Methyldiethanolamine (MDEA). Nous avons constaté que des mélanges équimolaires de SO₂ et de solvant peuvent rester sous forme solide au-dessus du point de fusion des solvants purs. Des mesures par spectrométrie dans l'infrarouge et dans l'ultraviolet/visible et ainsi que par résonance magnétique nucléaire, ont montré que l'interaction entre le SO₂ et la NMP et entre le SO₂et la DMPU est plus particulièrement localisée sur le groupe carbonyle et qu'elle est complètement réversible. En revanche, le SO₂ réagit avec la MDEA de manière irréversible dans nos conditions expérimentales. La solubilité de SO₂ a été mesurée en fonction de sa pression partielle jusqu'a 1kPa dans un réacteur agité de 100 mL de volume, et de 2 a 100 kPa dans une petite colonne à bulles de 40 mL environ. Les points expérimentaux sont modélisés de façon très satisfaisante par un modèle original, ou la non-idéalité est exprimée en termes d'interactions physiques et chimiques. L’étude de la cinétique d'absorption a consisté en la mesure des profils de concentration (de SO₂ dans l'azote) radiaux dans un réacteur à film tombant. Les profils expérimentaux sont qualitativement en accord avec la théorie.

  • Titre traduit

    Selective sulfur dioxide removal using organic solvents : study of interaction parameters, solubility and kinetics


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Informations

  • Détails : 1 vol. (157 p.)
  • Annexes : 121 réf.

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