DI-UMONS : Dépôt institutionnel de l’université de Mons

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2014-10-23 - Colloque/Présentation - poster - Français - 0 page(s)

Meunier Nicolas, Dubois Lionel , Thomas Diane , De Weireld Guy , "Capture du CO2 dans l'industrie cimentière en vue de sa conversion : conversion catalytique du CO2 en méthanol" in Journée des jeunes chercheurs, Ecole doctorale GEPROC, Université de Mons, Belgique, 2014

  • Codes CREF : Traitement des effluents gazeux (DI3843), Génie chimique (DI2721), Chimie (DI1300)
  • Unités de recherche UMONS : Génie des Procédés chimiques et biochimiques (F505), Thermodynamique, Physique mathématique (F506)
  • Instituts UMONS : Institut de Recherche en Energétique (Energie)

Abstract(s) :

(Français) Depuis plusieurs dizaines d’années, la réduction des émissions de CO2, constituant un des principaux gaz à effet de serre d’origine anthropique, est devenue un des enjeux majeurs de notre société. De ce fait, de nouvelles technologies innovantes concernant le stockage de ce gaz (récupération assistée de méthane, minéralisation, etc.), son utilisation directe (boissons gazeuses, réfrigérants, etc.), voire sa conversion (hydrogénation, reformage, photo-électrocatalyse, etc.) sont étudiées et développées mondialement par de nombreuses équipes de recherche[1]. Dans cette optique, l’European Cement Research Academy (ECRA) en collaboration avec l’Université de Mons (UMONS) a créé une Chaire Académique (« Chaire ECRA : From CO2 to Energy ») consacrée à l’étude intégrée de la capture et la valorisation du CO2 provenant d’unités cimentières. Cette étude, orientée sur la conversion catalytique du CO2 en méthanol, s’intègre directement à la suite du projet décrivant les différentes opérations unitaires en amont de cette étape de conversion et qui avaient été investiguées pour des fumées typiques provenant de cimenterie. Dans la première partie de cette étude, un état de l’art a permis de mettre en mettre en évidence les conditions opératoires nécessaires à la bonne réalisation de la conversion du CO2 en méthanol dans des réacteurs catalytiques (températures et pressions avoisinant les 250°C et 80 bar respectivement[2]) mais également de recenser les principaux catalyseurs et promoteurs adéquats pour cette conversion. Il s’est avéré que ces catalyseurs étaient principalement constitués d’un mélange d’oxydes de cuivre et zinc déposé sur une matrice d’alumine. Cependant, bien que ces catalyseurs présentent une très haute activité pour la conversion de CO en méthanol, cette activité se détériore quelque peu en présence de flux gazeux présentant une très forte concentration en CO2. De ce fait, de nombreux promoteurs (Zr, Ga, Si, Al, B, Cr, Ce, V, Ti, etc)[3] ont été étudiés ces dernières années afin d’améliorer la sélectivité des catalyseurs envers la conversion du CO2 et les résultats s’avèrent encourageants pour la plupart d’entre eux mais spécialement pour les oxydes de zirconium (ZrO2) et pour le palladium. De plus, les composés soufrés (SOx, H2S) et azotés (NOx) présents en quantité variable dans les effluents gazeux de cimenterie étant connus pour leur action néfaste envers les catalyseurs (dégradation et désactivation des sites catalytiques), cette étude s’intéresse également à l’influence de ces composés sur les performances et stabilité des catalyseurs envisagés. La seconde partie de cette étude se concentre sur la simulation d’un procédé de conversion implémenté sur le logiciel Aspen Plus v8.4 (Figure 1) et basé sur les cinétiques décrites par Graaf et al.[4] sur un catalyseur de type CuO/ZnO/Al2O3 ainsi que sur le procédé décrit par le brevet américain US 5.631.302 (Figure 2). Les résultats obtenus lors de ces simulations ont été comparés avec ceux dudit brevet et de Fournel et al.[2] et nous ont permis de valider ainsi notre modèle théorique tout en nous donnant davantage d’informations en termes de compositions, débits, pressions et températures des flux circulant au sein du procédé. Finalement, cette étude devrait permettre de proposer un procédé complet et optimisé permettant la conversion du CO2 provenant d’effluents gazeux de cimenteries en méthanol.