UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG STRASBOURG I

Miguel - Angel Gomez - Garcia

Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
UNIVERSITE LOUIS PASTEUR DE STRASBOURG (STRASBOURG I) THESE pour obtenir le grade de DOCTEUR DE L'UNIVERSITE LOUIS PASTEUR Discipline : CATALYSE Absorption - réduction des NOx provenant d'installations fixes sur systèmes catalytiques HPW-métal supportés Présentée et soutenue publiquement par Miguel-Angel GOMEZ-GARCIA 20 décembre 2004 Membres du jury Pr. G. DJEGA-MARIADASSOU Rapporteur externe Pr. M. DATURI Rapporteur externe Pr. F. GARIN Rapporteur interne Pr. A. KIENNEMANN Directeur de thèse Dr. V. PITCHON Membre invité Dr. F. DELACROIX Membre invité

• conclusions sur les matériaux pour le piégeage des nox


• élimination des nox


• nox


• garin rapporteur interne


• processus d'oscillation de thermique


• installations fixes sur systèmes catalytiques


• nouvelles techniques pour l'élimination des nox


• oxydes de métaux de transition

Sujets

• Zimmermann
• Edison
• Rosales
• Carvallo
• Bernhardt

Informations

• Publié par: profil-zyak-2012
• Publié le: 01 décembre 2004
• Nombre de lectures: 124
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 9 Mo

Extrait

UNIVERSITELOUISPASTEUR DESTRASBOURG (STRASBOURGI) THESE pour obtenir le grade de DOCTEURDEL'UNIVERSITELOUISPASTEUR Discipline: CATALYSE Absorption -réductiondesNO x provenant d’installationsfixessur systèmescatalytiques HPW-métalsupportés

Présentée et soutenue publiquement par Miguel-AngelGOMEZ-GARCIA 20 décembre 2004 Membres du jury Pr. G. DJEGA-MARIADASSOU Rapporteur externe Pr. M. DATURI Rapporteur externe Pr. F. GARIN Rapporteur interne Pr. A. KIENNEMANN Directeur de thèse Dr. V. PITCHON Membre invité Dr. F. DELACROIX Membre invité

Remerciements  Je tiens tout d’abord vivement à remercier le professeur Alain Kiennemann de m’avoir accueilli au sein de son équipe, d’avoir été toujours disponible pour répondre à mes questions, pour partager ces connaissances et compétences.  Je remercie également à l’Universidad Nacional de Colombia, sede Manizales, por haberme brindado la comisión de estudios y el apoyo durante estos tres años de tésis.  Tous mes remerciements vont aussi à tous ceux qui m’ont aide à réaliser ce travail : à Mme Suzanne Libs, M. Yvan Zimmermann et M. Pierre Bernhardt pour ses innombrables qualités qui ont permis de venir à bout des difficultés techniques rencontrées en la conception et mise au point du bâti catalytique ; au docteur V. Pitchon pour son encadrement, les précieuses discussions et sa bonne humeur ; à Mme R. Touroude qui m’a initié au technique de spectroscopie de rayons X. Je suis reconnaissant de m’avoir consacré une partie de son temps pour réaliser une étude de caractérisation par XPS. Je remercie également à tous les autres membres du laboratoire : A. C. Roger, C. Petit, C. Courson, M. Bacri et F. Jacky.  J’adresse mes plus vifs remerciements aux membres de jury qui m’ont fait l’honneur de bien vouloir examiner et juger mon travail.  Tous mes remerciements vont aussi pour mes amis : Javier : Gracias por ser parte de este sueño, por ser mi hermano. Kevin, Edison, Luces, Ana Maria, Paula, doña Adela, don Angel : Gracias por el apoyo constante y el cariño incondicional que siempre me han brindado. Andrés Rosales : Gracias por todo ... mil gracias. Profesor Luis Carvallo y Gerardo : Gracias por sus consejos y por la amistad. Chciatbym podziękowaćDobrosz za mito Rodzinie ść jaką mnie obdarzyli. Dziękujębardzo, ze mogtem siępoczućczęściąwaszej rodziny. Dla moje Izy … Dziękujęza tuoj bardzo ą mitość, za nosze marzenia, za nadzieję...  Un très grand merci a mis Padres, a mi Hermano y a Luzmila por el apoyo constante durante toda mi vida. A ellos va dedicado este trabajo.  Je transmets également mes remerciements chaleureux pour tous les bons moments passés ensemble à tous mes amis et collègues du laboratoire, spécialement à Darek, Svetlana, Sébastien, Iza, Loïc, Marta, Yvonne, Fatima, Anjia, Thomas, Lara, Anne et Christian … et ceux que j’ai pu oublier me pardonne.  Enfin, je tiens à remercier à l’ADEME pour avoir financé ce projet.

S OMMAIRE

Chapitre 1.Etudebibliographique Introduction 1.1. Généralités sur la combustion 1.2. Les oxydes d’azote (NO x )  1.2.1. NO x thermique  1.2.2. NO x carburants  1.2.3. NO x rapides 1.3. L’impact des NO x  1.3.1. Toxicité  1.3.2. Impact sur l’environnement 1.4. Contrôle des émissions 1.5. Approches actuelles pour la réduction des NO x provenant de sources fixes  1.5.1. Réduction catalytique sélective des NO x  1.5.2. Conclusions sur la réduction catalytique sélective des NO x 1.6. Nouvelles techniques pour l’élimination des NO x  1.6.1. Recirculation sélective des NO x (SNR)  1.6.2. Stockage et réduction des NO x (NSR)  1.6.3. Régénération des matériaux pour le piégeage des NO x  1.6.3.1. Processus d'Oscillation de Pression (PSA)  1.6.3.2. Processus d'Oscillation de Thermique (TSA)  1.6.3.3. Cycles d’oxydation-réduction  1.6.4. Conclusions sur les nouvelles techniques pour l’élimination des NO x 1.7. Matériaux pour le piégeage des NO x  1.7.1. Oxydes métalliques  1.7.1.1. Oxydes de métaux de transition  1.7.1.2. Oxydes de terres rares  1.7.1.3. Oxydes alcalino-terreux  1.7.2. Spinelles (AB 2 O 4 )  1.7.3. Perovskites (ABO 3 )  1.7.4. Structures à double couche, La 2-x Ba x SrCu 2 O 6  1.7.5. Hydrotalcites  1.7.6. Zéolithes  1.7.7. Matériaux carbonés  1.7.8. Hétéropolyacides  1.7.9. Conclusions sur les matériaux pour le piégeage des NO x 1.8. Objectifs de ce travail Références bibliographiques

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Chapitre 2.Matériauxetméthodes Introduction 2.1. Description de l’appareillage  2.1.1. Conditions de test  2.1.2. Description du système réactionnel  2.1.3. Procédure standard des tests  2.1.3.1. Procédure avec montée en température contrôlée  2.1.3.2. Procédure en isotherme 2.2. Préparation des supports  2.2.1. Oxydes mixtes  2.2.1.1. Supports Ce x Zr 4-x O 8  2.2.1.2. Supports Ti x Zr 1-x O 4  2.2.2. Catalyseurs supportés 2.3. Techniques de caractérisation des catalyseurs  2.3.1. Morphologie et propriétés texturales  2.3.1.1. Surface spécifique B.E.T. (S BET )  2.3.1.2. Microscopie Electronique à Balayage (MEB)  2.3.1.3. Microscopie électronique à transmission (TEM)  2.3.2. Caractérisations de surface  2.3.2.1. Spectroscopie des photoélectrons induits par rayons X (XPS)  2.3.2.2. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IR)  2.3.3. Caractérisation de cœur  2.3.3.1. Diffraction des Rayons X (DRX)  2.3.3.2. Réduction en Température Programmée (TPR)  2.3.3.3. Analyse Thermogravimétrique (ATG) Références bibliographiques

Chapitre 3.Caractérisationetsélectiondessystèmescatalytiquesutilises pourlepiégeageet laréductiondesNO x Introduction 3.1. Caractérisation of H 3 PW 12 O 40 ·6H 2 O (HPW)  3.1.1. Caractérisations texturales et morphologiques de HPW  3.1.2. Stabilité thermique  3.1.3. Etat cristallin  3.1.4. Effet d’imprégnation par les métaux nobles  3.1.5. Conclusions concernant la caractérisation de systèmes  HPW et HPW – métal 3.2. Caractérisation des catalyseurs à base de Ce x Zr 4-x O 8  3.2.1. Caractérisations texturales et morphologiques de Ce x Zr 4-x O 8  3.2.2. Cristallinité des supports Ce x Zr 4-x O 8  3.2.3. Réductibilité des supports Ce x Zr 4-x O 8

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 3.2.4. Caractérisation de la composition de surface des supports  Ce x Zr 4-x O 8  3.2.5. Imprégnation des supports Ce x Zr 4-x O 8 par HPW  3.2.6. Conclusions concernant la caractérisation des systèmes  catalytiques à base de Ce x Zr 4-x O 8 3.3. Caractérisation des supports Zr x Ti 1-x O 4  3.3.1. Caractérisations texturales et morphologiques de Zr x Ti 1-x O 4  3.3.2. Cristallinité des supports Zr x Ti 1-x O 4  3.3.3. Réductibilité des supports Zr x Ti 1-x O 4  3.3.4. Caractérisation de la composition de surface des supports  Zr x Ti 1-x O 4  3.3.5. Imprégnation des supports Zr x Ti 1-x O 4 par HPW  3.3.6. Conclusions concernant la caractérisation des systèmes  catalytiques à base de Zr x Ti 1-x O 4 Références bibliographiques

Chapitre 4.Etudedespropriétésdepiégeageetdedésorptiondes NO x Introduction 4.1. Rappels sur l’absorption et la désorption des NO x avec H 3 PW 12 O 40 .6H 2 O  4.1.1. Processus d’absorption et de désorption sur HPW  4.1.2. Influence de différents paramètres sur l’absorption des NO x  sur HPW  4.1.2.1. Influence de la température sur la capacité et sur  l’efficacité d’absorption  4.1.2.2. Influence de l’addition d’un métal noble sur les performances  de HPW en piégeage des NO x  4.1.3. Conclusions concernant le piégeage et la désorption des NO x  avec HPW et HPW-métal 4.2. Piégeage et désorption des NO x sur Ce x Zr 4-x O 8 et HPW/ Ce x Zr 4-x O 8  4.2.1. Adsorption des NO x sur Ce x Zr 4-x O 8  4.2.2. Stockage et désorption des NO x sur HPW supporté  sur Ce x Zr 4-x O 8  4.2.3. Influence de quelques paramètres sur le stockage des NO x  4.2.3.1. Influence de la quantité de HPW déposé sur le support  4.2.3.2. Influence de la température  4.2.4. Mécanisme de stockage des NO x avec HPW/(Zr/Ce = 0,5)  4.2.5. Résistance à l’empoisonnement par SO 2  4.2.6. Conclusions sur le stockage et la désorption des NO x sur  les systèmes HPW/ Ce x Zr 4-x O 8 4.3. Piégeage et désorption des NO x sur Zr x Ti 1-x O 4 et HPW/ Zr x Ti 1-x O 4  4.3.1. Adsorption des NO x sur Zr x Ti 1-x O 4  4.3.2. Stockage et désorption des NO x sur HPW supporté  sur Zr x Ti 1-x O 4

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 4.3.3. Influence de quelques paramètres sur le stockage des NO x  4.3.3.1. Influence de la quantité de HPW déposé sur le support  4.3.3.2. Influence de la température  4.3.4. Mécanisme de stockage des NO x avec HPW/(Zr/Ti = 0,5)  4.3.5. Résistance à l’empoisonnement par SO 2  4.3.6. Conclusions sur le stockage et la désorption des NO x sur  les systèmes HPW/ Zr x Ti 1-x O 4 Références bibliographiques

Chapitre 5.Etudedespropriétésdestockageet deréductiondesNO x avec HPW-métal/support Introduction 5.1. Réduction par le CO et l’hydrogène des NO x stockés  5.1.1. Réduction des NO x absorbés avec HPW  5.1.2. Choix du métal – données bibliographiques  5.1.3. Réduction des NO x stockés avec HPW-Métal  5.1.3.1. HPW-Pt  5.1.3.2. HPW-Rh  5.1.3.3. HPW-Pd  5.1.3.4. Conclusions sur la réduction des NO x stockés avec des  systèmes HPW-métal  5.1.4. Réduction des NO x stockés avec un catalyseur (HPW- métal)/support  5.1.4.1. Catalyseurs supportés sur (Zr/Ce = 0,5)  5.1.4.2. Catalyseurs supportés sur (Zr/Ti = 0,5)  5.1.4.3. Conclusions sur la réduction des NO x stockés avec des  systèmes HPW-métal/support  5.1.5. Cycles courts  5.1.5.1. Cycles courts avec HPW-métal  5.1.5.2. Cycles courts avec HPW-métal supporté  5.1.5.3. Résistance à l’empoisonnement par SO 2  5.1.5.4. Conclusions sur les résultats obtenus au cours de cycles courts 5.2. Réduction par le méthane des NO x stockés  5.2.1. Cycles longs 5.2.2. Conclusions sur les cycles longs  5.2.2. Cycles courts  5.2.2.1. Catalyseurs HPW-métal  5.2.2.1.1. CH 4 comme gaz réducteur  5.2.2.1.2. CH 4 + H 2  comme gaz réducteurs  5.2.2.2. Cycles courts avec HPW-métal supports  5.2.3. Résistance à l’empoisonnement par SO 2  5.2.4. Conclusions sur les cycles courts 5.3. Réduction par le méthanol des NO x stockés  5.3.1. Catalyseurs HPW-métal

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 5.3.2. Catalyseurs HPW-métal supportés  5.3.3. Résistance à l’empoisonnement par SO 2  5.3.4. Conclusions sur la réduction par le méthanol des NO x stockés 5.4. Réduction par l’hexane des NO x stockés  5.4.1. Catalyseurs HPW-métal  5.4.2. Catalyseurs HPW-métal supportés  5.4.3. Conclusions sur la réduction par l’hexane des NO x stockés 5.5. Mécanisme pour la réduction des NO x  5.5.1. Données bibliographiques sur le mécanisme de réduction des NO x  5.5.1.1. Mécanisme avec les métaux du groupe du platine  5.5.1.2. Mécanisme avec les zéolithes ou les oxydes  5.5.2. Considérations sur le mécanisme de réduction des NO x avec le système  catalytique (HPW-métal)/support  5.5.2.1. Réduction par le CO et H 2 des NO x stockés  5.5.2.2. Réduction par le méthane des NO x stockés  5.5.2.3. Réduction par le méthanol des NO x stockés  5.5.3. Conclusion sur le mécanisme de réduction des NO x systèmeavec le  catalytique (HPW-métal)/support Références bibliographiques Conclusionsgénéralesetperspectives Annexes

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