Détermination des grandeurs hydrodynamiques et thermiques d’un support à base de mousse alvéolaire de carbure de silicium beta pour la synthèse de Fischer-Tropsch : de la modélisation vers l’application

par Tri Truong Huu

Thèse de doctorat en Génie chimique

Sous la direction de Daniel Schweich et de David Edouard.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .


  • Résumé

    L’utilisation de carbure de silicium beta (β-SiC) sous forme de mousse alvéolaire comme support de catalyseur dans la synthèse Fischer-Tropsch a montré qu’il est possible d’obtenir des hydrocarbures à longues chaînes avec une meilleure sélectivité (>85%) même à des taux de conversion élévés (>65%). Au vu de ces résultats, cette étude se concentre sur la détermination des propriétés de transport au sein de ces mousses dans l’objectif d’expliquer ces résultats. Nous avons développé un modèle dodécaèdre pentagonal régulier qui permet d’établir des relations entre les paramètres morphologiques de la mousse (diamètres de pont, de pore, de cellule et la porosité). A partir de ce modèle, une nouvelle corrélation a été développée pour estimer le coefficient de transfert externe de matière dans ce matériau. Par la suite, deux systèmes de mesure thermique ont été développés. Dans le premier système, à partir de l’interprétation des profils axiaux et radiaux de température au moyen d’un modèle 2D pseudo-homogène, nous arrivons à quantifier : 1. La conductivité thermique effective radiale. 2. L’effet de la conductivité thermique intrinsèque, de la morphologie de l’échantillon ainsi que de la contribution du fluide en mouvement sur la conductivité thermique effective radiale. Le deuxième système a été développé afin d’obtenir directement la conductivité thermique effective radiale des mousses de β-SiC saturées d’un fluide au repos. La dernière partie est consacrée à la mesure de la dispersion radiale de matière au sein de la mousse. Les résultats obtenus dans cette étude permettent de vérifier l’analogie entre les processus de transfert thermique et de transfert de matière dans une mousse alvéolaire, ainsi que d’affirmer que le comportement des mousses, pour des Reynolds élevés, est similaire à celui d’un lit fixe conventionnel.

  • Titre traduit

    Investigation of the hydrodynamic and thermal carateristics of a support based on beta silicon carbide foam for the Fischer-Tropsch synthesis : from modeling to the application


  • Résumé

    It has been observed that the Fischer-Tropsch synthesis can be carried out at high conversion (> 65%) per pass along with high selectivity (> 85%) towards liquid hydrocarbon on the cobalt-based catalyst supported on a silicon carbide foam. In this context, the present work focuses on the investigation of transport properties within silicon carbide (β-SiC) foams in order to explain these results. Using a regular pentagonal dodecahedron model, we established equations relating to the different foam morphological parameters (strut side, pore diameter, cell size and porosity). From this model, a new correlation has been developed to estimate the external mass transfer coefficient within foams. Then, two systems for thermal measurements have been developed. In the first system, from the interpretation of axial and radial temperature profiles by using the -pseudo-homogeneous 2D model, we were succeeded to quantify: 1. The effective radial heat conductivity. 2. The influence of the intrinsic thermal conductivity, the foam morphology as well as the fluid flow pattern on the effective radial thermal conductivity. The second system has been developed in order to measure directly the effective radial heat conductivity of β-SiC foam saturated with a layer of immobilized fluid. The last part is devoted to the radial mass dispersion within foams. The results obtained in this work allow one to verify the analogy between heat and mass transfer processes in foams, as well as to confirm that the foam behavior is similar to that of standard peaked beds at high Reynolds number.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;0941
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