• Langue : Anglais
• Discipline : Molécules et Matière Condensée
• Identifiant : 2019LILUR073
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 27/11/2019

Résumé en langue originale

Plusieurs voies de conversion de la biomasse ont été étudiées récemment afin d'obtenir des produits chimiques á hautevaleur ajoutée qui assurent la gestion durable á long terme des ressources en carbone. Dans ce contexte, la réaction d'oxydation du glycérol a été mise au point, conduisant à des catalyseurs sélectifs et á des conditions optimales pour la production d'acides carboxyliques tels que les acides glycoliques, formiques et glycériques. Les dérivés de ces acides organiques ont un énorme potentiel économique dans le domaine chimique, principalement en tant que précurseurs pour la synthése d'une variété de produits chimiques stratégiques. Cependant, les acides carboxyliques sus mentionnés sont produits dans des mélanges fortement dilués. Le défi est donc associé á la récupération et á la purification, ce qui entraíne des coúts de production élevés. La polymérisation des produits entre eux et la dégradation thermique sont les principaux problémes rencontrés. Plusieurs procédés de séparation ont été proposés pour surmonter ces problémes. La protection de la fonction acide par réaction d'estérification est l'une des alternatives les plus prometteuses. Une fois intégrée au sein d'une distillation réactive dans une colonne á parois divisées (RDWC) par ex, cela représente une des alternatives les plus prometteuses dans l'intensification du procédé, permettant simultanément la récupération de plusieurs acides et 1'élimination de l'eau. RDWC exige des informations cinétiques et thermodynamiques précises sur l'équilibre de phases multicomposantes dans le mélange réactif pour la conception du procédé, Pour déterminer la viabilité de la technologie, trois alcools ont été choisis : le propanol, le butano! et l'octanol. L'acide glycolique a été choisi comme acide représentatif du mélange car il peut étre obtenu avec une sélectivité importante en utilisant des catalyseurs á base d'argent et qu'il présente un intérét grandissant dans des domaines liés á l'industrie cosmétique. Les paramétres binaires des couples existants dans les trois systémes ont été déterminés. Le modéle NRTL a été choisi comme étant le plus approprié pour représenter le comportement binaire. L'étude cinétique des trois systémes en présence d'une catalyse homogéne et hétérogéne a également été réalisée. Les modeles cinétiques basés sur l'adsorption de Langmuir-Hinshelwood (L-H) et Eley-Rideal (E-R) ont permis de décrire le comportement cinétique des différents systémes, L-H pour le systéme propanol et E-R pour les systémes butanol et octanol. L'étude supplémentaire visant á réduire la quantité d'eau dans le mélange initial avant le processus d'acidification a montré que la quantité d'eau peut étre réduite jusqu'a 60% par simple distillation sans affecter les acides présents. La derniére étape consistait en une simulation préliminaire du procédé de distillation réactive pour déterminer sa viabilité en termes de | consommation d'énergie et de procédé.

Résumé traduit

Several biomass conversion routes have been studied recently in order to obtain high value chemicals that ensure the | long term sustainable management of carbon resources. In this context, glycerol oxidation reaction has been developed leading to selective catalysts and optimum conditions for the production of carboxylic acids such as glycolic, formic and glyceric. These organic acids derivatives have huge economic potential in the chemical field, mainly as precursors for synthesizing a variety of valuable chemicals. However, the carboxylic acids are produced in highly diluted mixtures, therefore the challenge is associated with the recovery and purification resulting in high production costs, polymerization and thermal degradation as some of the main problems. Several alternative separation processes have been proposed to overcome those problems. The protection of acid function by esterification reaction is one of the most promising alternatives through the reactive distillation in a divided wall column (RDWC), as one of the most promising alternatives in process intensification, allowing simultaneously several acids can be recovered and the water can be removed. RDWC requires accurate kinetic and thermodynamic information about multicomponent phase equilibrium in the reactive mixture for process design. To determine the viability of the technology, three alcohols were chosen: propanol, butanol and octanol. The glycolic acid was chosen as a representative acid of the mixture. The binary parameters of the existing couples in the three systems were determined. The NRTL mode! was selected as the most suitable to represent the binary behaviour. The kinetic study of the three systems in the presence of homogeneous and heterogeneous catalysis was also carried out. The kinetic models based on Langmuir-Hinshelwood (L-H) and Eley-Rideal (E-R) adsorption were able to describe the kinetic behaviour of the different systems, LH for the propanol system and ER for the butanol and octanol systems. The additional study to reduce the amount of water in the initial mixture prior to the acidification process showed that the amount of water can be reduced by up to 60% by simple distillation without affecting the acids | present. The last stage consisted of a preliminary simulation of the reactive distillation process to determine its viability ¡in terms of energy consumption and process.