N° d'ordre Année

De
Publié par

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre : 2159 Année 2004 THÈSE présentée pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Spécialité : Génie Electrique par Laurent GASC Ingénieur ENI de Tarbes DEA Systèmes Automatiques – Maître ès sciences Mécanique Conception d'un actionneur à aimants permanents à faibles ondulations de couple pour assistance de direction automobile Approches par la structure et par la commande Soutenue le 15 novembre 2004 devant le jury composé de : MM. J-P. HAUTIER Président, Rapporteur G. FRIEDRICH Rapporteur R. TRIGUI Examinateur L. CALEGARI Examinateur M. FADEL Directeur de thèse S. ASTIER Co – Directeur de thèse Thèse préparée au Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle de l'ENSEEIHT Unité Mixte de Recherche du CNRS n°5828

  • electric power-assisted

  • ondulation de couple

  • loi de la commande adéquate

  • approches par la structure et par la commande

  • torque ripple


Publié le : mardi 19 juin 2012
Lecture(s) : 66
Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 227
Voir plus Voir moins

    

 !    "#  "#! $  
+"  " !* &- ).3;  <44=
 $%  -  > ?  @   A  - 
%&   !"#$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$  %  &' ()!$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*! * +, &)$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$! * + &)$$$$$$$$$$$$$$$*$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**- * . /"!$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*- *  !$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**- * 01 ",")$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**21
# #! $   %  #'#' $,-  .   ! 3434 !5  .6 337  -  83499  .# :#(")  '*" $  !"#!" $ &' ()!  * +, &)
A ma famille, qu’elle soit toujours avec nous physiquement ou non… A toi mon cœur. «La Terre n’appartient pas à l’homme, c’est l’homme qui appartient à la Terre.» Sitting Bull
Remerciements
Je tiens tout d’abord à remercier Marie-Élisabeth Borredon pour m’avoir accueilli au sein du Laboratoire de Chimie Agro-industrielle et pour m’avoir offert l’opportunité d’effectuer cette thèse. Merci de m’avoir accordé votre confiance et de m’avoir soutenu tout au long de cette période. Un grand merci à ma directrice de thèse, Mme Sophie Thiebaud-Roux pour son encadrement et son soutien tout au long de ma thèse. Même si nous n’avons pas toujours été d’accord durant ces 3 ans et demi, notre relation est toujours restée très cordiale et professionnelle. Je remercie mes rapporteurs, Mme Françoise Guignard et M. Jean-Luc Fugit, d’avoir accepté de rapporter ce travail et pour leur remarques constructives apportées sur ce travail. Un grand merci au Pr. Jacques Fages d’avoir accepté de présider le jury de cette thèse. Je tiens aussi à vous remercier tout particulièrement, et à travers vous à remercier Elizabeth Rodier et Jean-Jacques Letourneau, ainsi que tout le personnel du laboratoire, pour l’accueil que vous nous avez réservé à l’EMAC au début de cette thèse. Vos connaissances ainsi que votre savoir faire en matière de fluide supercritique m’ont été d’un apport considérable pour mener à bien ces travaux. Je remercie tout le personnel du Laboratoire de Chimie Agro-industrielle, sans qui ce travail de thèse n’aurait pas pu être mené à bien. Merci pour votre accueil, votre aide, vos conseils,
vos soutiens, vos coups de mains, votre écoute. Parmi tous les membres du personnel, je tiens plus particulièrement à remercier Michel, pour sa disponibilité quotidienne, sa capacité à résoudre les problèmes quels qu’ils soient et sa bonne humeur avec son fabinou, Karine pour sa bonne humeur et sa capacité à faire passer les bons de commande rapidement, Emmanuelle et Didier pour leur disponibilité, Muriel, Laure, Géraldine et Jérôme pour leur disponibilité et leurs réponses lors des problèmes analytiques. Merci à vous et à tous les autres. Merci aussi à tous les thésards, passés et présents, qui ont contribués au maintient d’une très bonne ambiance durant ces trois années et demies. Le travail a toujours été accompli dans une
ambiance chaleureuse, amicale mais aussi professionnelle et cela grâce à la particularité de chacun : la sagesse et le professionnalisme de Philippe E. et Laurent (merci Philippe de m’avoir accompagné pendant longtemps tous les matins à 7 heure au laboratoire), le calme et la rigueur d’Aurélie et de Florina ou encore la folie et les délires de Philippe M.. Au-delà de toutes ces personnes à remercier, il y a un certain nombre de personnes qui ont encore plus compté durant ces 42 mois. Que ce soit des thésards qui m’ont intégré à l’époque en me mettant un pied dans le navire, ou des compagnons de thèse, embarqués avec moi pour 3 années de traversés, ou encore des matelots qui ont pris le trajet en cours de route, tous sont devenus bien plus que des collègues de travail. Et je suis persuadé que nos chemins se recroiseront dans le futur, ne serait-ce que pour fêter de grandes et belles choses. A vous tous et toutes, Emilie, Lupita, Julien, Delphine, Olivier, Matthieu, je vous remercie sincèrement pour tout ce que vous avez pu faire pour moi. Et je ne pourrais pas terminer de remercier mes collègues thésards, sans te remercier toi, Mathieu. Parce qu’on a fait le même Master chimie Option chimie-biologie, sans jamais se voir en cour, nous nous sommes découvert au laboratoire. Puis d’étranger, nous sommes devenus des collègues, puis des copains, pour devenir une des plus belles choses, des amis. Alors merci pour tout ce que tu as fait, tout ce que tu as été et à très bientôt. Merci aussi à toutes celles et ceux qui m’ont supporté pendant cette période. Je pense bien entendu à mes amis, mais aussi à tous ceux avec qui j’ai joué au rugby à Balma et qui m’ont permis de m’investir dans autre chose que ma thèse. Enfin, j’adresse plus particulièrement un grand merci à toute ma famille : ma grand-mère, ma mère, mon père, ma sœur, mon frère, ma belle-sœur, mon beauf’, mes oncles et tantes, pour leur aide et leur présence de tous les instants. Je vous aime tous très fort, merci. Pour terminer, je tiens à te remercier à toi, Christelle, pour tout ce que tu es et tout ce que tu m’apporte quotidiennement. Tu m’as toujours soutenu, encouragé, aidé, et surtout toujours fait confiance. Je ne peux pas faire la somme de tout ce que tu m’apportes tous les jours, mais j’espère sincèrement pouvoir t’en apporter autant, et que ça dure le plus longtemps possible. Merci mon amour.
SOMMAIRE
INTRODUCTION ................................................................................................................................. 9
CHAPITRE I : METHODES DE PREPARATION DE CARBONATES DE DIALKYLE A PARTIR D’ALCOOLS : UNE METHODE DE SEQUESTRATION DU CO2............................ 13
I.
CONTEXTE DE L’ETUDE....................................................................................................... 14
I.1.LES EMISSIONS DE DIOXYDE DE CARBONE:UN GAZ A EFFET DE SERRE......................... 14I.2.DES SOLUTIONS POUR LUTTER CONTRE LACCUMULATION DESGES............................ 16I.2.1. REDUCTION DIRECTE DES EMISSIONS DECO2............................................................. 17 I.2.2. PIEGEAGE ET STOCKAGE DU DIOXYDE DE CARBONE(PSC) ........................................ 17
II.
LES CARBONATES DE DIALKYLE : PROPRIETES ET APPLICATIONS............... 27
II.1.PROPRIETES TOXICOLOGIQUES......................................................................................... 28II.2.PROPRIETES PHYSIQUES..................................................................................................... 28II.3.REACTIVITE CHIMIQUE...................................................................................................... 29II.4.LES DOMAINES DAPPLICATION......................................................................................... 32II.4.1. LES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QUE SOLVANT........................................... 34 II.4.2. LES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QUADDITIFS............................................. 35 II.4.3. LES CARBONATES DE DIALKYLE EN TANT QUINTERMEDIAIRE DE SYNTHESE............ 36
III.LES METHODES DE PREPARATION DES CARBONATES DE DIALKYLE A PARTIR D’ALCOOLS ALIPHATIQUES ....................................................................................... 38
III.1.LA PHOSGENATION......................................................................................................... 39III.2.LA CARBONYLATION OXYDANTE.................................................................................. 41III.2.1. CARBONYLATION OXYDANTE DUN ALCOOL(ROH) .................................................. 42 III.2.2. CARBONYLATION OXYDANTE DU NITRITE DE METHYLE(CH3ONO).......................... 46 III.2.3. CARBONYLATION OXYDANTE DU FORMIATE DE METHYLE......................................... 46 III.3.LA TRANSCARBONATATION........................................................................................... 47III.3.1. TRANSCARBONATATION AVEC UN CARBONATE ORGANIQUE..................................... 47 III.3.2. TRANSCARBONATATION AVEC UN CARBONATE INORGANIQUE.................................. 52 III.4.L’ALCOOLYSE DE LUREE.............................................................................................. 53III.5.LA CARBONATATION EN PRESENCE DE DIOXYDE DE CARBONE.................................. 54III.5.1. LES CATALYSEURS HOMOGENES................................................................................. 55 III.5.2. LES CATALYSEURS HETEROGENES:LES OXYDES METALLIQUES................................ 63 III.5.3. UNE BASE INORGANIQUE EN PRESENCE DUN HALOGENURE DALKYLE COMME CO-REACTIF69 ..................................................................................................................................... III.5.4. REACTION A LAIDE DE DERIVES OBTENUS PAR DESHYDRATATION DALCOOLS........ 73
CHAPITRE 2 : LA CARBONATATION DE L’ETHANOL AVEC LE DIOXYDE DE CARBONE SUPERCRITIQUE....................................................................................................... 104
I.
LE DIOXYDE DE CARBONE ET SES CARACTERISTIQUES....................................... 105
6
CHAPITRE 3 : SYNTHESE DE CARBONATE DE DIETHYLE EN PRESENCE D’UNE BASE ET D’UN CO-REACTIF .................................................................................................................. 161
III.1.III.2.
II.1.II.2.II.3.II.4.
I.1.I.2.I.3.
ANALYSE PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE................................................................ 170ANALYSE ELEMENTAIRE(C,H,O) .................................................................................. 173ANALYSE PARRMNDU SOLIDE....................................................................................... 175ANALYSE PAR DIFFRACTIONRX ..................................................................................... 177
I.SYNTHESE DU CARBONATE MIXTE : LE CARBONATE D’ETHYLE DE POTASSIUM(PEC).......................................................................................................................... 163
III.SCREENING DE CATALYSEURS HOMOGENES ET HETEROGENES POUR LA SYNTHESE DE CARBONATE DE DIETHYLE .......................................................................... 122
II.CHOIX DES CONDITIONS OPERATOIRES POUR L’ETUDE DE LA REACTIVITE DU CO2AVEC L’ETHANOL.......................................................................................................... 118
INFLUENCE DE LA DUREE DE LA REACTION.................................................................... 165INFLUENCE DE LA PRESSION ET DE LA TEMPERATURE DE REACTION.......................... 166INFLUENCE DE LA NATURE ET DE LA QUANTITE DE BASE.............................................. 167
ALKYLATION DUPECAVEC LIODURE DETHYLE.................................................... 180ALKYLATION DUPECA LAIDE DUNE SOLUTION ACIDE DETHANOL..................... 182
CARACTERISATION DU PEC SYNTHETISE .............................................................. 170
SYNTHESE DE DEC SELON LE PROCEDE « ONE-POT » ........................................ 187
I.1.LA MOLECULE DECO2..................................................................................................... 105I.2.LECO2SUPERCRITIQUE................................................................................................... 105I.2.1. LES PROPRIETES DUCO2SUPERCRITIQUE................................................................. 106
II.
ETUDE DE LA REACTIVITE DU CARBONATE HYBRIDE PEC ............................. 180
III.
7
IV.1.ESSAIS PRELIMINAIRES................................................................................................ 187IV.2.EVOLUTION DE LA COMPOSITION DU MILIEU REACTIONNEL AU COURS DU TEMPS188IV.2.1. SUIVI EN LIGNE DE LA REACTION PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE....................... 188 IV.2.2. ANALYSE QUANTITATIVE DE LA COMPOSITION DU MILIEU REACTIONNEL AU COURS DU TEMPS PARCPG .................................................................................................................... 192 IV.3.ETUDE DU MECANISME REACTIONNEL....................................................................... 194IV.4.COMPARAISON DES RESULTATS DU PROCEDE«ONE-POT»ET EN DEUX ETAPES.... 197
IV.
III.1.SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DE CATALYSEURS HOMOGENES:ESSAIS PRELIMINAIRES.............................................................................................................................. 122III.2.SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DE CATALYSEURS HETEROGENES....................... 124III.2.1. LES PROPRIETES DES OXYDES METALLIQUES MIS EN JEU.......................................... 125 III.2.2. SCREENING DES CATALYSEURS POUR LA SYNTHESE DEDECEN MILIEUCO2SC .... 129 III.2.3. ETUDE DE LA SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DAGENT DESHYDRATANT DANS LE REACTEUR................................................................................................................................... 137 III.2.4. ETUDE DE LA SYNTHESE DEDECA LAIDE DUN MONTAGE DE RECIRCULATION.... 137
II.1.SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DE CATALYSEURS HOMOGENES............................... 211II.2.SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DE CATALYSEURS HETEROGENES........................... 212II.3.SYNTHESE DEDECA LAIDE DUN MONTAGE DE RECIRCULATION.............................. 216II.4.SYNTHESE DEDECA LAIDE DUN MONTAGE DE RECIRCULATION MUNI DUNE POMPE A AIR COMPRIME............................................................................................................................... 217II.5.SYNTHESE DES CATALYSEURS SUPPORTES..................................................................... 218II.6.REHYDRATATION DES CATALYSEURS............................................................................. 219II.7.SYNTHESE DES HYDROTALCITES..................................................................................... 219II.8.SYNTHESE DEDECEN PRESENCE DUNE BASE ET DUN CO-REACTIF........................... 220II.8.1. SYNTHÈSE«ONE-POT» :........................................................................................... 220 II.8.2. SYNTHESE DU CARBONATE HYBRIDE ORGANIQUE-INORGANIQUE............................ 221 II.8.3. SYNTHESE DEDECA PARTIR DU CARBONATE MIXTE SYNTHETISE.......................... 222
I.
III.1.ANALYSE PAR SPECTROMETRIE INFRAROUGE........................................................... 2241 III.2.ANALYSE PAR SPECTROSCOPIE DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE( H-RMN)  ....................................................................................................................................... 22513 III.3.ANALYSE PAR SPECTROSCOPIE DE RESONANCE MAGNETIQUE NUCLEAIRE DUC13 ( C-RMN)...................................................................................................................................... 225III.4.ANALYSE PAR CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE.......................................... 226III.5.ANALYSE ELEMENTAIRE(C,H,O,N) ......................................................................... 228III.6.ANALYSE PAR SPECTROSCOPIEUV-VISIBLE.............................................................. 228III.7.ANALYSE DE SURFACEBET......................................................................................... 228III.8.ANALYSE PAR DIFFRACTION DE RAYONSX ................................................................ 228
ANALYSE DES RESULTATS ........................................................................................... 224
PARTIE EXPERIMENTALE.......................................................................................................... 208
SUBSTRATS ET REACTIFS ................................................................................................. 209
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES ..................................................................... 202
8
III.
II.
MODES OPERATOIRES DES SYNTHESES .................................................................. 211
Introduction
Introduction
De nos jours, le développement durable est un sujet que l’on aborde très fréquemment, que ce soit dans les discours politiques, dans la vie quotidienne ou encore dans nos activités de recherche. En effet, l’Homme se préoccupe de plus en plus de l’effet que peut avoir son mode de vie sur la planète. LaCommission Mondiale sur l’Environnement et le Développementremis en 1987 un rapport appelé Rapport Brundtland, dans lequel a été a défini le concept de développement durable. Selon cette commission, « le développement durable (ou soutenable) est un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs ». Ce type de définition s’applique dans la vie de tous les jours, mais aussi, dans le domaine de la recherche, et plus particulièrement en chimie. En effet, les chercheurs ou industriels dans le domaine de la chimie ne doivent pas seulement répondre aux nécessités actuelles. L’adoption de REACH et l’essor médiatique du développement durable les poussent aujourd’hui à développer de nouvelles molécules et de nouvelles voies de synthèse ainsi que des procédés innovants même pour des molécules à faible valeur ajoutée. C’est dans ce cadre-là que, depuis une vingtaine d’années, de nombreux travaux de recherches se sont intéressés au développement de la technologie des fluides supercritiques, et notamment à l’utilisation du dioxyde de carbone au-delà de sa température et de sa pression critique. En effet, différentes raisons sont à l’origine de l’utilisation croissante du CO2supercritique. Tout d’abord, le CO2un gaz responsable de l’effet de serre et donc est largement disponible. Il permet de substituer un grand nombre de solvants en chimie organique grâce aux propriétés qu’il présente dans le domaine supercritique. Il peut également jouer le rôle de réactif et ainsi devenir une source de carbone pour la synthèse. Enfin, l’utilisation du CO2 supercritique respecte de nombreuses règles énoncées dans les douze principes de la chimie verte. Les propriétés de solvant et de réactif du CO2supercritique ont amené le Laboratoire de Chimie Agro-industrielle à développer cette technologie dans le cadre de la synthèse de bio-produits à partir d’agromolécules dans l’objectif de proposer des alternatives au pétrole, de diminuer les émissions de gaz à effet de serre et de diversifier les débouchés agricoles. Le laboratoire s’est alors équipé, il y a 3 ans d’une nouvelle installation pour mettre en œuvre des réactions en milieu CO2 supercritique. L’équipe de Lipochimie et Réactivité chimique des
10
Introduction
Agromolécules du laboratoire, travaille depuis des années sur la carbonatation du glycérol. Il était donc évident de s’intéresser à la carbonatation d’alcools pour préparer des carbonates de dialkyle parmi les nombreuses voies de synthèses utilisant le CO2en tant que réactif. En effet, les carbonates de dialkyle ont de nombreuses applications en tant que solvants, additifs et intermédiaires de synthèse. L’éthanol a été retenu pour cette étude car il s’agit d’une bio-molécule simple, disponible et donc peu onéreuse, et sur laquelle peu de recherches ont été effectuées dans la littérature. De plus l’éthanol, contrairement au méthanol sur lequel la majorité des travaux ont été publiés, est une molécule très peu toxique et donc plus facile à manipuler en laboratoire que le méthanol. L’objectif de notre travail a donc été de rechercher une nouvelle méthode de synthèse de carbonate de dialkyle et en particulier de carbonate de diéthyle (DEC) à partir d’éthanol et de CO2 plus respectueuse de l’environnement que celle développée industriellement mettant en jeu des réactifs comme le phosgène ou le monoxyde de carbone. Dans le premier chapitre, après avoir rappelé les moyens actuels permettant la séquestration du dioxyde de carbone, nous dresserons un état des lieux relatif à la synthèse des carbonates de dialkyle, en détaillant notamment les réactions en présence de CO2supercritique. Après avoir évoqué, dans un second chapitre, les principales propriétés de ce fluide dans les conditions supercritiques, nous étudierons sa réactivité à travers la synthèse de carbonate de diéthyle en présence de divers catalyseurs homogènes et hétérogènes. Enfin, le troisième chapitre, sera consacré à la séquestration du dioxyde de carbone dans un carbonate organique (le carbonate de diéthyle) à l’aide d’une base et d’un co-réactif via la synthèse d’un carbonate hybride organique-inorganique.
11
Soyez le premier à déposer un commentaire !

17/1000 caractères maximum.