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

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(titres de publication, de périodique et noms de colloque inclus)
2019-10-15 - Colloque/Présentation - communication orale - Français - 1 page(s)

Fonseca E Silva Tavares R Rita , Heymans Nicolas , Duprez Marie-Eve , Cousin Renaud, Siffert Stéphane, Thomas Diane , Decroly André , De Weireld Guy , "Evaluation des performances de l'oxydation catalytique de COV par un oxyde mixte à l'échelle pilote" in 17ème Congrès de la Société Française de Génie des Procédés (SFGP 2019), Nantes, France, 2019

  • Codes CREF : Thermodynamique et thermochimie [physique] (DI1328), Environnement et pollution (DI3840), Catalyses hétérogène et homogène (DI1334), Thermodynamique chimique (DI132C)
  • Unités de recherche UMONS : Thermodynamique, Physique mathématique (F506)
  • Instituts UMONS : Institut de Recherche en Energétique (Energie)

Abstract(s) :

(Français) Les composés organiques volatils (COV) sont parmi les contributeurs majeurs à la pollution atmosphérique. Ils sont à l’origine de plusieurs problèmes environnementaux tels que la réduction de la couche d’ozone et la formation d’ozone troposphérique. De plus, ils sont également reconnus comme étant nocifs pour la santé [1]. Les émissions de COV peuvent être réduites à l'aide de deux types de techniques: destructives ou récupératives. Les techniques destructives comprennent, entre autres, l’oxydation thermique et l’oxydation catalytique ; celle-ci étant l’objectif de ce travail. Dans les deux cas, les COV sont oxydés en CO2 et en eau mais, contrairement à l’oxydation thermique, l’oxydation catalytique permet de réduire la température d’oxydation par l’utilisation d’un catalyseur rendant ainsi cette technique plus intéressante énergétiquement. Le catalyseur peut avoir différentes natures : à base de métaux nobles ou à base d'oxydes métalliques. Bien que les catalyseurs à base de métaux nobles aient une activité plus élevée [2], la disponibilité et le faible coût des catalyseurs à base d'oxydes métalliques en font une alternative appropriée [3]. Bien que de nombreuses études aient été menées en vue de développer et de tester de nouveaux matériaux, peu d’entre elles se sont attardées sur les mélanges de COV [4], [5] et ont toutes été réalisées à l’échelle laboratoire [6], [7]. Afin d’évaluer la viabilité d’un catalyseur pour des applications industrielles, des tests supplémentaires sont donc nécessaires notamment à l’échelle pilote pour des mélanges de COV. Ces résultats pourraient alors être extrapolés à des conditions industrielles. L’objectif de ce travail est donc d’évaluer les performances d’un catalyseur à base d’oxydes mixtes Co-Al-Ce mis en forme (pellets), testé précédemment sous forme de poudre à l’échelle micro-pilote (100 mg)[8], sur une unité à l’échelle pilote (volume du réacteur catalytique : 0,5 L ; 400,7g de catalyseur), pour l’oxydation du n-butanol et du toluène purs et en mélanges. Ces deux composés sont caractéristiques de solvants utilisés dans les domaines des peintures et traitements de surface. L’oxydation catalytique des COV purs a été réalisée pour des concentrations comprises entre 1000 et 2000 ppm, et des débits d'air entre 22 et 44 NL/min. Trois mélanges (1000 ppm de toluène et 1000 ppm de n-butanol, 1000 ppm de toluène et 500 ppm de n-butanol et 500 ppm de toluène et 1000 ppm de n-butanol) ont également été étudiés avec un débit d’air de 44 NL/min (Fig. 2.). Le catalyseur permet l’oxydation complète du n-butanol à basse température (230°C) mais, à plus basse température, on constate la formation de nombreux sous-produits (Fig. 1.). Par contre, il présente une très bonne sélectivité pour l’oxydation du toluène (la différence moyenne entre les courbes de conversion du toluène et la formation de CO2 est inférieure à 10°C) mais requiert une température supérieure (250°C) pour atteindre une oxydation complète (Fig. 1.). De plus, il est intéressant de constater que la présence de n-butanol favorise l'oxydation du toluène à des températures plus basses (Fig. 2.). RÉFÉRENCES [1] T. Masui, H. Imadzu, N. Matsuyama, and N. Imanaka, “Total oxidation of toluene on Pt/CeO2 – ZrO2 – Bi2O3/ gama-Al2O3 catalysts prepared in the presence of polyvinyl pyrrolidone,” vol. 176, no. 3, pp. 1106–1109, 2010. [2] H. L. Tidahy, S. Siffert, F. Wyrwalski, J. Lamonier, and A. Aboukaı, “Catalytic activity of copper and palladium based catalysts for toluene total oxidation,” vol. 119, no. 3, pp. 317–320, 2007. [3] M. S. Kamal, S. A. Razzak, and M. M. Hossain, “Catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs) - A review,” Atmos. Environ., vol. 140, pp. 117–134, 2016. [4] S. Ordóñez, L. Bello, H. Sastre, R. Rosal, and F. V. Díez, “Kinetics of the deep oxidation of benzene, toluene, n-hexane and their binary mixtures over a platinum on gama-alumina catalyst,” Appl. Catal. B Environ., vol. 38, no. 2, pp. 139–149, 2002. [5] A. T.-B. Bosko Grbic, Nenad Radic, “Kinetics of deep oxidation of n-hexane and toluene over Pt/Al2O3catalysts: Oxidation of mixture,” Appl. Catal. B Environ., vol. 50, no. 3, pp. 161–166, 2004. [6] J. Brunet, “Traitement des BTEX industriels par oxydation catalytique,” Université du Littoral Côte d’Opale, PhD Thesis, 2015. [7] H. Sedjame, C. Fontaine, G. Lafaye, and J. B. Jr, “Applied Catalysis B : Environmental On the promoting effect of the addition of ceria to platinum based alumina catalysts for VOCs oxidation,” "Applied Catal. B, Environ., vol. 144, pp. 233–242, 2014. [8] J. Brunet et al., “Co-Al-Ce Mixed Oxide Materials Prepared by Hydrotalcite Way for VOCs Total Oxidation in Micro- and Semi-Pilot Scale,” Mater. Today Proc., vol. 3, no. 2, pp. 188–193, 2016.


Mots-clés :
  • (Français) oxyde mixte
  • (Français) échelle pilote
  • (Français) Toluène
  • (Français) n-Butanol
  • (Français) Traitement de l’air et des effluents gazeux
  • (Français) Traitement des polluants émergeants
  • (Français) COV