Contribution à l'étude de la pyrolyse lente sous pression du bois. Détermination des paramètres optima du procédé et caractéristiques des produits obtenus

par Sueo Numazawa

Thèse de doctorat en Génie des procédés industriels

Sous la direction de Philippe Girard.

Soutenue en 2000

à Compiègne .


  • Résumé

    Le charbon de bois est utilisé depuis plusieurs siècles en tant que combustible domestique et pour ses propriétés réductrices, adsorbantes et déshydratantes dans les industries chimique et métallurgique. Sa fabrication provient de la pyrolyse du bois donnant des rendements inférieurs à 25 %. Quelques travaux sous pression ont montré la possibilité d'augmenter de façon importante ces rendements. L'étude a consisté à déterminer l'influence de la pression (2-10 bars), de la température de consigne (500-700°C), de la vitesse de chauffe (1-20'C/min) et de l'humidité initiale du bois (0-40% sur anhydre) sur le rendement et sur la qualité du charbon de bois. Ce travail a été réalisé au travers d'un plan d'expérience de type Réseau Uniforme de DOHLERT avec un réacteur pilote batch de 200 litres. Les résultats obtenus confirment l'effet de la pression sur le rendement en charbon de bois, comparé à la pyrolyse classique pression atmosphérique : 40% pour une pression de 2 bars. Pour les pressions plus élevées dans l'intervalle 2-10 bars, seule la température joue un rôle important sur le rendement en charbon et sur les teneurs en matières volatiles et en carbone fixe, lorsque chaque variable est étudiée de façon indépendante. La notion de rendement en carbone 80 C80) a été introduite pour la détermination des paramètres optimaux de pyrolyse sous pression donnant à la fois un haut rendement et une qualité des charbons de bois élevée. L'étude du rendement en carbone 80 a mis en évidence que la pression et l'humidité du bois sont importantes facteurs agissant sur la production de charbon de qualité. Les conditions optimales retenues sont les suivantes : une pression de 6 bars, température de consigne de 675'C, vitesse de chauffe de 1°C/min et une humidité du bois de 20% sur anhydre. Parallèlement à cela, une étude de la microstructure du bois et des charbons a été réalisée au microscope électronique à balayage pour expliquer le rôle de la pression. Il semblerait que celle-ci favorise dans un premier temps le piégeage de goudrons dans la matrice solide, puis des réactions de cokéfaction interviendraient entre les goudrons et le charbon donnant une conversion en carbone fixe élevée. Une étude de faisabilité du procédé a été réalisée pour le Brésil. Il apparaît que le transfert de la technologie pourrait se faire pour la région de Paragominas, principal pôle de l'industrie du bois de l'Amazonie. Des conditions de rentabilité économique et environnementale assez intéressantes ont été établies, notamment dans le cas d'une exportation de 30% de la production de charbon. Cela se traduirait par une réduction significative de la surface forestière exploitée et par une valorisation intelligente des déchets issus de l'industrie du bois


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Informations

  • Détails : 229 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 67 réf. bibliogr.

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