Analyse des processus primaires de dégradation thermochimique de la biomasse

par Olivier Boutin

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jacques Lédé.

Soutenue en 1999

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Les processus primaires de dégradation thermique de la biomasse sont étudiés dans ce travail. Une recherche bibliographique met en évidence les acquis et les lacunes existants sur ce sujet. Des expériences de pyrolyse rapide de pastilles de cellulose sont faites à l'aide d'un four à image et d'un four solaire. Ces dispositifs expérimentaux originaux de concentration d'un rayonnement permettent d'obtenir des densités de flux de chaleur propres et élevées en des temps contrôlés. Tous les produits de la réaction sont récupérés et analysés en chromatographies liquide et gazeuse. Les bilans de matière et en atomes C, H, O bouclent de façon très satisfaisante. L'évolution de la composition des produits de la réaction (liquide, volatil, gaz, charbon) est étudiée en fonction du temps et du flux. L'existence d'un composé intermédiaire liquide aux températures de réaction et provenant directement de la cellulose a été mis en évidence. Il contient principalement des oligossaccharides anhydres de degré de polymérisation de deux à sept. Les produits condensables contiennent peu de composés, contrairement aux huiles obtenues dans les procédés classiques. Des gaz sont formés par craquage secondaire des vapeurs. Au-delà d'un flux limite, la réaction ne donne naissance qu'à des liquides et des gaz. La modélisation des transferts de chaleur (pastilles et fines particules) associés aux cinétiques de décomposition a été effectuée. Dans la majorité des cas, l'accord entre la théorie et l'expérience est très satisfaisant. La comparaison des résultats de ce travail avec les performances des procédés classiques de pyrolyse rapide est enfin faite sur la base des processus élémentaires de transfert de chaleur.

  • Titre traduit

    Analysis of the primary processes of biomass thermal decomposition


  • Résumé

    The primary processes of thermal degradation of biomass are studied. A bibliographical research reveals the knowledge and the deficiencies on this subject. Fast pyrolysis of cellulose pellets are carried out in an image furnace and in a solar fumace. These original experimental deviees using a concentrated radiation deliver high and clean flux densities during controled irradiance times. Ali the products of the reaction are collected and analysed by liquid and gas phase chomatography. Mass and C, H and O balances are very good. The evolution of the products composition (liquid, volatile, gas and char) are examined as a function of the irradiance time and flux density. An intermediate liquid (at the reaction temperatures) species is observed. It is directly produced from cellulose partial depolymerisation. It mainly contains anhydrooligosacharides with degrees of polymerisation ranging from two to seven. The condensable products contain few compounds, unlike the bio ails usually obtained in fast pyrolysis. Gases are formed by secondary crakings of the vapors. Lt is possible to obtain only liquids and gases beyond a given flux density. The modeling of heat transfers (pellets and small particules) associated with the kinetics of decomposition is made. Ln most of the cases the agreement between theory and experiments is very good. The comparison between the results of this work and those usually obtained in classical fast pyrolysis is examined on the basis of the elementary processes of heat transfers.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (227 p.)
  • Annexes : Bibliogr. (121 réf.)

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