Travaux Pratiques Réacteurs chimiques Introduction générale Plusieurs procédés et voies de captage de CO2 sont possibles et ont été testés et déployés à diverses échelles. Les efforts de recherche en vue d'une maîtrise de ces technologies sont toujours en cours par divers acteurs publics et privés. Trois voies potentielles de captage de CO2 sont aujourd'hui identifiées : l'oxy-combustion, la pré-combustion et la post-combustion, elles présentent des degrés de maturité différents en termes de maîtrise de la technologie. Des technologies relatives à ce type de captage sont aujourd'hui disponibles sur le marché . Elles mettent en œuvre des procédés d'absorption par voie chimique. L’absorption chimique consiste à absorber le CO2 contenu dans les fumées dans un solvant caractérisé par une réaction chimique. Les solvants chimiques les plus connus sont les solvants aqueux contenant des alcanolamines. Les solutions d’alcanolamines sont les solvants chimiques les plus couramment utilisés dans les opérations d’absorption/désorption pour éliminer le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène d’un courant gazeux. Rappel L'absorption est une opération unitaire présente dans un grand nombre de procédés, notamment très utilisée pour la purification des gaz. Dans ce cas, l'objectif de l'opération est d'effectuer le transfert d'un composé, généralement faiblement concentré, d'une phase gazeuse vers la phase liquide. Le composé absorbé peut se dissoudre physiquement dans le liquide et éventuellement y réagir chimiquement. L’absorption est donc un phénomène de dissolution d’un produit à l’état gazeux dans un liquide dans le solvant. Dispositif expérimental Cette opération est réalisée dans un contacteur gaz-liquide de type "colonne à garnissage" où le gaz et le liquide circulent à contre courant. La colonne de diamètre 80 mm est constituée de deux portions de garnissages de 1 m chacune. Le garnissage est de type vrac, composé d’anneaux Raschig 6mm, en verre, évitant ainsi tout problème de corrosion par rapport au solvant. Démarrage et sécurité Démarrage : La colonne se démarre préférentiellement en mettant seulement le débit liquide. Celui-ci doit être tout d’abord être important, pendant quelques minutes, afin de bien mouiller le garnissage, pour ensuite être ramené à la valeur du débit liquide choisi pour l’étude. Ensuite le débit gaz est amené à sa valeur, progressivement. Arrêt : La colonne doit être rincée après son utilisation avec de la soude. Mettre seulement un débit d’eau, durant environ 15 minutes. Sécurité : Lors de l’étude avec le solvant soude, le port des lunettes et des gants est nécessaire lors de la prise d’échantillons de la phase liquide. Schéma de l’installation Operations Préliminaires : Tout d’abord on va réalisé la courbe d’étalonnage de la pompe : fréquence Débit 0 0 23 5.5 36 8.5 44.2 10.5 12 y = 0,237x + 0,0107 10 8 6 4 2 0 0 10 20 Frequence 30 40 50 Exploitation des résultats : On a varié le débit de gaz à débit de liquide L constant pour 5 débits de liquide L et ensuite on a relevé la perte de charge dans la colonne : Pour Le Débit = 0 G(m3/h) 5 20 35 50 65 DP(mm H2O) Ln(DP) Ln(G) 0.2 0.7 15 2.9 4.9 -1.6 -0.35 0.4 1 1.58 1.60 2.99 3.55 3.91 4.17 Ln(DP) 2 1,5 1 0,5 0 1,6 2,99 3,55 3,91 4,17 -0,5 -1 -1,5 -2 Pour le Débit = 5 G 5 20 35 50 65 DP 0.1 0.9 2.6 4.9 7.9 Ln(DP) -2.3 -0.1 0.95 1.58 2 Ln(G) 1.60 2.99 3.55 3.91 4.17 Ln(DP) 2 1,5 1 0,5 0 1,6 2,99 3,55 3,91 4,17 -0,5 -1 -1,5 -2 Pour le Débit = 13.7 G 5 20 35 50 DP 0.1 0.9 2.6 4.9 LN(DP) -2.3 -0.1 0.95 1.58 Ln(G) 1.60 2.99 3.55 3.91 65 7.9 2 4.17 Ln(DP) 2 1,5 1 0,5 0 -0,5 1,6 2,99 3,55 3,91 4,17 -1 -1,5 -2 Pour le Débit =20.8 G 5 20 35 50 65 DP 0.1 1.3 2.7 5.3 9.7 Ln(DP) -2.3 0.26 0.99 1.66 2.27 Ln(G) 1.60 2.99 3.55 3.91 4.17 Ln(DP) 2 1,5 1 0,5 0 1,6 -0,5 -1 -1,5 -2 Conclusion général 2,99 3,55 3,91 4,17 Notre travail a consisté à étudier un problème industriel et environnemental en même temps. Il a consisté à dimensionner une colonne à garnissage qui devait être conçue pour épurer ou laver un effluent gazeux d’un gaz polluant (CO2) responsable en grande partie du réchauffement climatique. Cette étude s'est limitée à la détermination du diamètre de la colonne et au calcul de la hauteur du lit de garnissage pour un débit de gaz à traiter et des concentrations imposées en CO2 à l’entrée et à la sortie de la colonne. Les valeurs numériques de tous les paramètres utilisés ont été prélevées d’un cas réel industriel. Les résultats obtenus nous permettent de conclure que le diamètre calculé de la colonne est acceptable et satisfait aux exigences de fabrication et que la hauteur calculé de la colonne est également admissible et réponds aux normes internationales. La satisfaction aux spécifications industrielles des résultats obtenus met en évidence la très bonne qualité de la procédure utilisée pour dimensionner la colonne à garnissage étudiée.
