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Hydrothermal carbonization (HTC) of Agave Salmiana bagasse was investigated to assess the potential of hydrochar as an energy resource. The effect of operating conditions on the mass yield and the energy quality of hydrochar was examined by varying the temperature and the holding time over the ranges of 180–250 ℃ (T) and 0–60 min (t), respectively. These parameters were screened using the response surface methodology through a Doehlert design. Performances of HTC were assessed on the basis of the hydrochar mass yield higher heating value ultimate and proximate analyses. In the studied domain, the modeling results indicated that the hydrochar mass yield varies between 45% and 86% and higher heating valuesfrom18 to 23 MJ.kg-1, which is similar to that of peat. In addition, the volatile matter and fixed carbon fractions of hydrochars ranged from 54 to 80% and between 12 and 36%, respectively. Energy yield modeling indicated that the mass yield is the most influent parameter. The maximal energy yield value was obtained at 180 ℃ with time equal to 0 min. Globally, the evolution of H/C ratio is amplified for temperatures greater than 215 ℃ by increasing the holding time from 30 to 60 min. For O/C ratio the maximal variation is below these conditions. It is concluded that increased hydrothermal carbonization conditions favor dehydration reactions, while decarboxylation reactions are favored in mild HTC conditions. The combustion characteristics such as ignition peak and burnout temperatures were significantly modified for hydrochars. The model results indicated that lowest ignition and peak temperature values are obtained at both low-temperature and low-holding time, and high-temperature and high-holding time zones. An increase in the burnout temperature was correlated with the increase of the fixed carbon content in hydrochars.

National audience; Le module interactif « Les réacteurs polyphasiques » permet de : comprendre les processus couplés de transfert et de réactions, observés dans les réactions hétérogènes ; décrire et modéliser ces phénomènes, à partir de grandeurs mesurables ; choisir et dimensionner des réacteurs, pour la mise en œuvre de ces réactions hétérogènes.La première partie permet de revoir ou d'aborder les notions nécessaires pour appréhender les réactions et réacteurs polyphasiques : milieux poreux et granulaires ; catalyse ; phénomènes de transfert ; réacteurs idéaux ; bilans. Les trois parties suivantes concernent chacune un type de réactions et réacteurs hétérogènes (à solide consommable ; à catalyseur solide ; gaz/liquide), avec à chaque fois une partie détaillant les phénomènes à l'échelle de la réaction, puis la présentation des différents types de réacteurs et la modélisation de certains d'entre eux.Ce module comporte : une vidéo animée « 5 min pour comprendre : le réacteur piston », un jeu sérieux « à la dérive », un TP immersif sur la mesure de kL.a, des quiz et des exercices. Il est illustré par différents schémas, graphiques ou dessins et par de nombreuses vidéos. Il propose également une nomenclature interactive, un glossaire et une liste des références bibliographiques majeures.L’objet de ce poster est de présenter le module et toutes ses composantes, mais aussi le déroulement de ce projet collaboratif (avec les difficultés rencontrées et les retours d’expérience avec les élèves) et enfin les perspectives pour des travaux futurs.Remerciements : Jérôme DUPIRE, Christophe LE NOUAIL, Stéphanie MADER et Guillaume VATAN (le Cnam) ; Henri DELMAS, Franck DUNGLAS, Carine JULCOUR et Hugues VERGNES (Ensiacet) ; Veronica AVALOS ROBERTTI (Université Pierre et Marie Curie)Prestataires : Loïc ALEJANDRO (Odigi) ; Gaël BOURHIS, Simon CHAUVIN et Romain ENSELME (Le Chant du cygne) ; Gabriela GARCIA COVA (traductrice espagnol)

Le module de formation "Les réacteurs polyphasiques" vous permettra de : comprendre les processus couplés de transfert et de réactions, observés dans les réactions hétérogènes ; décrire et modéliser ces phénomènes, à partir de grandeurs mesurables ; choisir et dimensionner des réacteurs pour la mise en œuvre de ces réactions hétérogènes.La première partie vous permettra de revoir ou d'aborder les notions nécessaires pour appréhender les réactions et réacteurs polyphasiques : milieux poreux et granulaires ; catalyse ; phénomènes de transfert ; réacteurs idéaux ; bilans. Les trois parties suivantes concernent chacune un type de réactions et réacteurs hétérogènes, avec à chaque fois une partie détaillant les phénomènes à l'échelle de la réaction, puis la présentation des différents types de réacteurs et la modélisation de certains d'entre eux.Ce module comporte un jeu sérieux, un TP virtuel, des quiz et des exercices ; il est illustré par différents schémas, graphiques ou dessins et par de nombreuses vidéos. Vous disposez d'une nomenclature interactive, d'un glossaire et d'une liste des références bibliographiques majeures.

National audience; Changements dans les programmes de l'enseignement secondaire, des classes préparatoires et des IUT [1] ; génération Y ou digital natives [2-3] : les étudiants d'aujourd'hui ne ressemblent pas à ceux d'hier ! et cela impacte sensiblement l'enseignement du Génie des Procédés dans les filières post-bac. Le Cnam propose des formations pour adultes, en reprise d'étude ou en reconversion. Il a pour cela développé des stratégies et des outils pour s'adapter à ce public particulièrement hétérogène et très différent de celui de la formation initiale. Nous nous proposons dans cette communication en duo : tout d'abord d'identifier les difficultés rencontrées de manière récurrente par les étudiants d'aujourd'hui ; puis d'examiner parmi les techniques pédagogiques développées au Cnam, celles qu'il pourrait être utile de transposer en formation initiale ; et enfin d'ouvrir cette réflexion-qui ne prétend nullement être exhaustive, ni apporter des réponses à toutes les problématiques-à la discussion au sein de la communauté, sous l'éclairage des professionnels de la pédagogie.

This thesis addresses the measurement and thermodynamic analysis of the phase equilibrium behavior of carbon dioxide (CO2) hydrate-forming systems in the context of alternative capture engineering approaches. The development of new technologies based on gas hydrates requires specific temperature and pressure conditions and the utilization of thermodynamic promoters that are beyond usual operations and existing databases. Accurate knowledge of gas hydrates formation and dissociation from thermodynamics point of view in the presence of chemical additives is necessary for modeling purposes and to establish the feasibility of emerging industrial processes involving gas hydrates. In this thesis, a new experimental set-up and method for measuring pressure, temperature and compositional phase equilibrium data of high accuracy are presented. The equipment is based on the ‘static-analytic' technique with gas phase capillary sampling and it is suitable for measurements in a wide temperature range (i.e. 233 to 373 K) and pressures up to 60 MPa. New phase equilibrium data in the (CO2 + methane), (CO2 + nitrogen) and (CO2 + hydrogen) systems under hydrate formation conditions were measured following an isochoric pressure-search method in combination with gas phase compositional analysis. The equilibrium data generated in this work are compared with literature data and also with the predictions of two thermodynamic literature models. Comparisons between experimental and predicted hydrate dissociation data suggest a need of readjusting model parameters for CO2 hydrate-forming systems. In addition, the thermodynamic stability of Tetra-n-Butyl Ammonium Bromide (TBAB) semi-clathrates (sc) with pure and mixed gases was investigated. The largest promotion effect (> 90% reduction in hydrate formation pressure) is observed for (TBAB + nitrogen) sc. The experimental results suggest that CO2 can be separated from highly to low concentrated industrial/flue gas mixtures at mild temperatures and low pressures by using TBAB as thermodynamic promoter. The pressure required for hydrate formation from (CO2 + nitrogen) gas mixtures is reduced by 60% in the presence of TBAB.; Cette thèse présente les mesures et l'analyse thermodynamique d'équilibres de phases de systèmes d'hydrates contenant du dioxyde de carbone (CO2), dans le contexte de procédés alternatifs de captage du CO2. Le développement de nouveaux procédés de séparation par voie de cristallisation par hydrates est un point crucial de cette thématique. Les conditions de température et de pression requises et l'utilisation de promoteurs thermodynamiques sont au-delà des opérations habituelles et des bases de données existantes. La connaissance précise des conditions de formation et dissociation d'hydrates de gaz en présence d'additifs chimiques constitue une contrainte importante d'un point de vue thermodynamique et est nécessaire pour la modélisation et l'établissement de la faisabilité de nouveaux procédés industriels impliquant des hydrates de gaz. Dans cette thèse, nous présentons un nouveau dispositif expérimental qui combine techniques statiques et techniques analytiques, ce dernier a été spécialement développé pour mesurer des données d'équilibres des phases hydrate-liquide-gaz à des températures variant entre 233 et 373 K et à des pressions jusqu' à 60 MPa. De nouvelles données d'équilibre de phases des systèmes (CO2 + méthane), (CO2 + azote) et (CO2 + hydrogène) ont été mesurées dans des conditions de formation d'hydrates en suivant la méthode isochorique avec variation de la pression en fonction de la température, et en analysant la composition en phase gazeuse. Les données d'équilibre et les conditions de dissociation d'hydrates générées dans ce travail sont comparées avec les données de la littérature. La fiabilité des modèles thermodynamiques les plus couramment utilisés est aussi étudiée. Les comparaisons entre les données expérimentales et prédites de dissociation d'hydrates suggèrent la nécessité de réajuster les paramètres des modèles thermodynamiques pour les systèmes contenant des hydrates de CO2. En outre, l'effet promoteur du bromure de tetrabutylammonium (TBAB) sur les équilibres des phases des gaz purs et de mélanges contenant du CO2 a été étudié. L'effet le plus important de promotion (réduction de la pression de formation des hydrates > 90%) est observé pour le système (TBAB + azote). Les résultats expérimentaux suggèrent que le CO2 peut être séparé de mélanges de gaz industriels ou de combustion à des températures douces et à de basses pressions à l'aide de TBAB en tant que promoteur thermodynamique. La pression requise pour la formation d'hydrates à partir de mélanges de (CO2 + azote) est réduite de 60 % en présence de TBAB.

International audience; Equilibrium pressures for dissociation of the carbon dioxide (CO 2)+nitrogen (N 2)+tetra-n-butylammonium bromide (TBAB)+semi-clathrate (sc) hydrates have been experimentally measured to determine the stability regions and dissociation conditions of mixed CO 2+N 2+TBAB semi-clathrate hydrates. Semi-clathrates have been formed with the addition of TBAB aqueous solutions with mass fractions of (0.05 and 0.30). The relative molar fractions of CO 2 in the feed gas were (0.151, 0.399, and 0.749). Hydrate dissociation conditions have been measured using an isochoric pressure search method in the 275.1-291.0K temperature range and 0.67-19.07MPa pressure range. The obtained experimental clathrate hydrate dissociation data have been compared with the predictions of two thermodynamic models, namely CSMGem and HWHYD, available in open literature. Finally, the thermodynamic promotion effects of TBAB in aqueous solutions are discussed in terms of hydrate dissociation pressures and temperatures and consequently the most favorable operating conditions are proposed.

National audience; Nous présentons dans ce papier les résultats principaux de l'ANR SECOHYA qui se termine à la fin de l'année 2011 et qui a consisté pendant quatre années à étudier la structure, la thermodynamique et la cinétique de cristallisation des hydrates de gaz en présence d'ammonium quaternaire. Les hydrates de gaz sont des composés d'insertion qui peuvent encapsuler des gaz lorsque l'eau et des composés dissous sont mis en contact, généralement sous pression, et à température ambiante. Ce phénomène d'encapsulation est modélisé par une approche de type Langmuir sur un solide qui se cristallise pendant l'adsorption. Dans cette présentation, nous présenterons d'abord les hydrates et leurs propriétés en mettant en avant le phénomène d'adsorption préférentielle du CO2 qui peut être mis à profit pour capturer le dioxyde de carbone dans des mélanges de gaz à base de gaz naturel, à base d'azote, ou bien à base de dihydrogène, qui relèvent respectivement d'applications différentes : production de gaz naturel, captage en post combustion, ou captage en pre-combustion. L'avantage compétitif du procédé est double : la phase de régénération du solvant consiste en une opération simple de dissociation par chauffage à température ambiante, et d'autre part, l'étape de dissociation permet de délivrer du dioxyde de carbone gazeux pressurisé. L'inconvénient majeur est que l'étape de cristallisation est opérée sous pression. Le coût de compression représente 4/5 du cout opératoire et il doit donc être diminué en réduisant la pression opératoire, ce qui peut être fait en rajoutant de promoteurs thermodynamiques qui font l'objet de l'ANR SECOHYA. Nous présenterons donc des résultats d'équilibres (Pression, Température) en présence d'ammonium quaternaires, notamment les courbes de fractionnement, puis nous décrirons les deux voies que nous avons suivies pour en modéliser le comportement : approche physique par un modèle dérivé de l'approche de van Der Waals, et approche par réseaux de neurones. Le modèle physique implique de connaitre des propriétés de références dont certaines ont été déterminées par Calorimétrie, ou bien par analyse structurales (analyses Raman) dans le cadre du projet. Enfin, nous présentons l'étude spécifique sur des additifs cinétiques qui permettent d'orienter la cristallisation vers un captage préférentiel de l'un des constituants du mélange gazeux.

International audience; Semiclathrate hydrate dissociation conditions measured for the systems including CO2, N2, CH4, or H2 + tetra-n-butylammonium bromide (TBAB) aqueous solution with a wide range of concentrations (0.050, 0.100, 0.150, 0.153, 0.167, 0.250, 0.350, and 0.500 mass fraction) are reported. These data were measured in a (277.7 to 294.7) K temperature range and pressures up to 15.49 MPa pursuing an isochoric pressure search method. Some comparisons are made between our data and the experimental phase equilibrium data reported in open literature. The comparisons show that some literature data seem to be not reliable.

International audience; Nous présentons dans ce papier les résultats principaux de l’ANR SECOHYA qui se termine à la fin de l’année 2011 et qui a consisté pendant quatre années à étudier la structure, la thermodynamique et la cinétique de cristallisation des hydrates de gaz en présence d’ammonium quaternaire.

CD-RomISBN: 978-84-692-2664-3; International audience; In this communication, we report equilibrium data for carbonyl sulfide and hydrogen sulfide clathrate hydrates in the temperature ranges of (274.7 to 281.5) K and (277.7 to 301.3) K, respectively. The experimental data were measured using an isochoric pressure search method. The new equilibrium data for hydrogen sulfide clathrate hydrates are compared with the experimental data reported in the literature, and the acceptable agreements demonstrate the reliability of the experimental method used in this work.

CD-RomISBN: 978-84-692-2664-3; International audience