Thèse soutenue

Approche par la microcinétique expérimentale du procédé NH3-SCR sur catalyseurs V2O5-WO3/TiO2 modèles et industriels
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Auteur / Autrice : Francois Giraud
Direction : Daniel BianchiChristophe GeantetMohamed Kanniche
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Catalyse et chimie physique
Date : Soutenance le 05/11/2014
Etablissement(s) : Lyon 1
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (Villeurbanne, Rhône) - Institut de recherches sur la catalyse et l'environnement de Lyon
Jury : Président / Présidente : Pascal Fongarland
Examinateurs / Examinatrices : Christopher J. Bertole, Sébastien Gros, Lynda Porcheron
Rapporteurs / Rapporteuses : Pascal Granger, Guido Busca

Résumé

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La présente étude a pour objectif l'obtention d'une équation donnant la vitesse globale de la réaction (activité catalytique) de la réaction NH3-SCR sur des catalyseurs du type V2O5/WO3/TiO2 (a) utilisable pour des conditions expérimentales (pressions partielles des réactifs et des constituants du mélange gazeux et températures) réalistes des conditions des rejets gazeux des centrales à charbon et (b) capable de rendre compte des effets d'empoisonnements chimiques du catalyseur. Cette équation sera implantée dans un logiciel de modélisation de l'évolution des performances des catalyseurs industriels développé par EDF. Pour remplir ces objectifs, les outils et les procédures pour l'approche microcinétique expérimentale ont été appliqués. La caractérisation de la première étape clé qui consiste à adsorbé le réactif NH3 à la surface du catalyseur (type d'adsorption, chaleurs d'adsorption de chaque espèce) a nécessité le développement de la méthode AEIR (initialement adaptée à la caractérisation de CO adsorbé sur des particules métalliques). La réactivité des espèces NH3 adsorbées vis-à-vis des différents réactifs (H2O, NOx, O2) a ensuite été étudiée, conduisant à l'élaboration d'un mécanisme cinétique plausible. A partir de ce mécanisme, un modèle cinétique de la réaction NH3-SCR a été développé et comparé aux données expérimentales obtenues sur catalyseurs modèles et commerciaux. Dans la suite de l'étude, les impacts de plusieurs poisons sur les paramètres contrôlant la cinétique de la réaction ont été déterminés expérimentalement. Dans une dernière partie, un modèle permettant de modéliser les performances catalytique de monolithes a été développé (en intégrant le modèle cinétique mis en place au cours de cette étude) et comparé à des données expérimentales