Hydrodésoxygénation catalytique de la biohuile de pyrolyse de la biomasse : compréhension des chemins réactionnels

Catalytic hydro-deoxygenation of bio-oil from biomass pyrolysis : comprehension of reaction pathways

• Auteur / Autrice : Jundong Wang
• Direction : Bechara Taouk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 26/05/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (Saint-Etienne-du-Rouvray ; 1985-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Cardinael
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bechara Taouk, Edmond Abi Aad, Claire Courson, Lokmane Abdelouahed, Vicente Montes Jiménez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Edmond Abi Aad, Claire Courson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyrolyse

Phosphures

Catalyseurs au nickel

Zéolites

Hydrocarbures aromatiques

Biomasse

Biocarburants

Mots clés libres

Hydro-désoxygénation

Bio-huile

Hydrocarbures aromatiques

Phosphure de nickel

HZSM-5

Hydro-deoxygenation

Bio-oil

Aromatic hydrocarbons

Nickel phosphide

HZSM-5

Résumé

Le but de la thèse était de fournir une caractérisation détaillée de l'hydro-désoxygénation catalytique (HDO) de la bio-huile de pyrolyse et de comprendre les principales voies réactionnelles. Quatre catalyseurs au Ni-P ont été préparés et caractérisés par différentes méthodes (XRD, FT-IR, H2-TPR). L’HDO de l'acétone, l'acide acétique, le 4-éthylguaïacol et le furfural a été réalisée. Le paramètre le plus influent était la température et une sélectivité élevée (64%) en aromatiques était obtenue. Le 2,4-diméthylphénol et le 2-éthyl-6-méthylphénol étaient les intermédiaires les plus importants dans l’HDO du 4-éthylguaïacol. La principale voie d’HDO du furfural était la décarbonylation. Pour l’HDO des mélanges, la substitution alkyle et l'estérification étaient les principales réactions. Pour l’HDO de la bio-huile brute, le taux d’hydrocarbures obtenu était de 82,21%, et la décarboxylation, l'HDO, l'isomérisation et la transalkylation étaient les principales réactions sur Ni2P/HZSM-5.

The aim of the study was to provide a detailed characterization of the catalytic hydro-deoxygenation (HDO) of bio-oil and to comprehend the primary reaction pathways. First of all, four lab-made nickel phosphide catalysts were characterized by various methods (XRD, FT-IR, H2-TPR, etc.). Then, HDO of acetone, acetic acid, 4-ethylguaiacol, and furfural were carried out. It was found that the principal influencing parameter was temperature, and a high selectivity of 64% for aromatic hydrocarbons was achieved. 2,4-Dimethylphenol and 2-ethyl-6-methylphenol were the most important reaction intermediates of 4-ethylguaiacol HDO. The principal reaction of furfural HDO was the decarbonylation. Besides, alkyl substitution and esterification were the main reactions of the blends HDO. In the entire bio-oil HDO, the percentage of hydrocarbons of 82.21% was obtained, and decarboxylation, hydrodeoxygenation, isomerization, and transalkylation were the main reactions using Ni2P/HZSM-5 catalysts.