Production d’H2 par reformage en phase liquide du Bio-glycérol sous-produit de l’industrie.

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1 Réalise par : Mouhcine Rouan Encadrer par : yyyyyyyyyyyyyyyyyyy Production d’H2 par reformage en phase liquide du Bio-glycérol sous-produit de l’industrie du biodiesel Projet de Fin d’Etudes Université Sultan Moulay Slimane Faculté Poly disciplinaire de Béni Mellal SMC/S6 A.U : 2016/2017

2 Plan: Introduction Processus réactionnel Etude thermodynamique Etude cinétique Système Catalytique Mécanisme réactionnel Conclusions 2

3 Actuellement la demande et la consommation en énergie primaire (pétrole, gaz naturel, charbon,…) dans le monde croît d’une manière importante (il est de l'ordre de 28% ces dernières décennies). Problématiques environnementales et socioéconomiques introduction Introduction : Energie primaire (ressources fossiles)

4 La biomasse est l’ensemble des matières arranques (vegétale ou animale) pouvant produire de l’énergie. Energie alternative (ressources renouvelables) (NaOH/KOH)

5 L'idée d'utiliser le reformage en phase liquide (APR) pour produire de l'hydrogène a été proposée pour la première fois par Dumesic et ses collègues en 2002. T (ºC): 200-280, P (bar): 15-70 C 3 H 8 O 3 (l) + 3H 2 O (l) 3CO 2(g) + 7H 2(g) ΔH 0 = 214.15 Kj/mol Pourquoi utilisée l’APR pour produire de l’H 2 ? Économiser de l’énergie. Obtention de H2 à faible CO. …etc reformage en phase liquide (APR)

6 Processus réactionnel du reformage en phase liquide du glycérol (APR) Montage à l’échelle laboratoire et simplifie du processus APR du glycérol en hydrogène [4] Partie d’alimentation Partie de réaction Partie de séparation Partie d’analyse Partie de contrôle

7 Analyse des conditions thermodynamiques opérationnelles Spontanéité des réactions dans le processus de l’APR L’énergie de Gibbs pour le reformage à la vapeur du méthane, la réaction de WGS, la réaction de méthanation et la réaction de reformage en phase aqueuse du glycérol en fonction du température. 7

8 L’évolution des gaz( H 2,CO, CO 2 et CH 4 ) sous l’effet de pression a [Glycérol]=10 wt.% ; W/m glycérol =10 8 Analyse des conditions thermodynamiques opérationnelles Influence de la pression

9  Voie gazeux  Voie liquide Analyse cinétique H 2 CO 2 CH 4 CO Alcanes 1,2-propanediol Ethylène glycol, Méthanol Acide lactique. 9 Le reformage en phase liquid de glycerol se developer en deux voies dans le catalysts 30 wt% Pt/Al 2 O 3.

10 Les produits gazeux (C3H8O 3 )l ⇄ 3CO + 4H2 (1) Réaction de décomposition CO + H2O ⇄ CO2 + H2 (2) Reaction de WGS ( C 3 H 8 O 3 ) l + 3 H 2 O ⇄ 3 C O 2 + 7 H 2 ( 1 ) + 3 * ( 2 ) Réaction globale de l’APR CO2 + 4H2 ⇄ CH4 + 2H2O La reaction de Methanation CO + 3H 2 ⇄ CH 4 + H 2 O 2CO + 5H 2 ⇄ C 2 H 6 + 2H 2 O 3CO + 7H 2 ⇄ C 3 H 8 + 3H 2 O Les reactions de Fischer- Tropsch 10 Analyse cinétique

11 Les produits liquides (1) déshydrogénation du glycérol C 3 H 8 O 3 → C 3 H 6 O 3 + H 2 Glycérol glycéraldéhyde (2) le réarrangement et la déshydratation de glycéraldéhyde.  C 3 H 6 O 3 → C 2 H 4 O 2 + CH 2 O Glycéraldéhyde Acétol Acétanodiol  C 3 H 6 O 3 → C 3 H 4 O 2 + H 2 O Glycéraldéhyde Pyruvaldéhyde (3) Hydrogénation et l’hydratation du pyruvaldehyde avec l’hydrogénation du l’acétol.  C 2 H 4 O 2 + CH 2 O + 2H 2 → C 2 H 6 O 2 + CH 3 OH Acetol Ethylene glycol Methanol  C 3 H 4 O 2 + 2H 2 + → C 3 H 6 O Pyruvaldéhyde 1,2-Propanediol  C 3 H 4 O 2 + H 2 O → C 3 H 6 O 3 Pyruvaldéhyde Acide lactic Etape 1 Etape 2 Etape 3 11 Analyse cinétique

12 L’inhibition de la méthanation. CO + 3H2 ⇄ CH4 + H2O ΔH o ( 25 O C) = −206.11 Kj/mol CO 2 + 4H 2 ⇄ CH 4 +2H 2 O ΔH o (25 O C) = −164.94 Kj/mol craquage C―C. Favorisent la Réaction WGS. CO + H2O ⇄ CO2 + H2 ΔHo ( 25 O C) = −41.17 Kj/mol L’inhibition craquage C―O. le catalyseur convenable capable de produire une proportion suffisante favorable en hydrogène selon l’approche au-dessus : systèmes catalytiques

13 Réaction de méthanation Réaction WGS clivage de la liaison C―C  Pt et Pd présente une faible rapport pour la la méthanation systèmes catalytiques Figure : représente Le taux de craquage C―C ; WGS ; réaction de méthanation

14 Pt supporté sur : TiO 2, SiO 2, MgO et Al 2 O 3 Pour chaque température le système a été testée pendant 10 heures jusqu’à l’atteint a son état stationnaire. Pt / Al 2 O 3 Pt /TiO 2 Pt /MgO Pt /SiO 2 Températures & Pression (220/26), (250/ 41) et ( 280 / 62) (°C, bar) systèmes catalytiques

15 Voie III Mécanisme réactionnels de reformage du glycérol en phase liquide Pt/Alumine [5] 15 Glycéraldéhyde 1,3-propandiol Liq 1,2-propandiol Liq Glycérol Éthanol hydroxyacétone Éthanol Liq Acide acétique Liq Acide propanoïque Liq 3-hydroxypropanal Acide lactique WGS gaz Mécanisme réactionnel

16 Le reformage du bio-glycérol en phase liquide permet de générer l'hydrogène avec une faibles proportion de CO (inférieur à 100 ppm) méthodes propre et peu polluante. Conclusion températures modérer environ (200,280)°C et sous-pression entre(15,70 )bar qui minimisent les réactions indésirables surface métallique platine supporté par l’alumine Pt / Al2O3

17 Merci pour votre Attention. 17