Figure 4.30 : comparaison des taux de conversion obtenus pour le 1-propanol et l’acétate d’éthyle en mélanges
(1-propanol 2500 ppm - acétate d’éthyle A : 1250 ppm, B : 2500 ppm, C : 5000 ppm - 0,5 NL/min)
et pour les composés seuls (2500 ppm - 0,5 NL/min)
Figure 4.31 : comparaison des taux de conversion obtenus pour le 1-propanol et l’acétate d’éthyle en mélanges
(acétate d’éthyle 2500 ppm - 1-propanol A : 1250 ppm, B : 2500 ppm, C : 5000 ppm - 0,5 NL/min)
et pour les composés seuls (2500 ppm - 0,5 NL/min)
Figure 4.32 : comparaison des taux de conversion obtenus pour le 1-propanol et l’acétate d’éthyle en mélanges
(acétate d’éthyle A : 5000 ppm, B : 2500 ppm, C : 1250 ppm - 1-propanol A : 1250 ppm, B : 2500 ppm,
Concernant le 1-propanol, les taux de conversion dans le cas de certains mélanges sont légèrement plus faibles que ceux des composés seuls, pour des températures égales :
- mélange équimolaire à 5000 ppm
- mélange 1-propanol 5000 ppm / acétate d’éthyle 1250 ppm - mélange 1-propanol 5000 ppm / acétate d’éthyle 2500 ppm
Ces trois cas correspondent aux mélanges pour lesquels la concentration en 1-propanol est la plus élevée (5000 ppm) ; ces résultats suggèrent ainsi que la concentration du COV influerait légèrement sur son taux de conversion.
Tableau 4.17 : taux de conversion du 1-propanol et de l’acétate d’éthyle obtenus à l’issue de l’oxydation
catalytique du mélange de COV (différents rapports de concentrations - 0,5 NL/min - 510/520°C)
acétate d’éthyle 1250 ppm 2500 ppm 5000 ppm conversion du 1-propanol conversion de l’acétate conversion du 1-propanol conversion de l’acétate conversion du 1-propanol conversion de l’acétate 1-propanol 1250 ppm 98,8 % 94,4 % 98,8 % 94,5 % 97,9 % 93,1 % 2500 ppm 98,8 % 93,1 % 98,8 % 93,6 % 97,7 % 90,5 % 5000 ppm 98,1 % 93,4 % 97,1 % 93,1 % 96,8 % 90,3 %
Cependant, d’après le Tableau 4.17 et bien que l’influence de la concentration soit visible sur l’étendue de la gamme de température étudiée, les taux de conversion des mélanges 1-propanol / acétate d’éthyle sont comparables au-delà de 500°C, quelles que soient leurs concentrations dans le mélange, surtout en considérant l’incertitude sur le taux de conversion qui est de 10 %. Les valeurs sont également très proches de celles obtenues pour l’oxydation catalytique des composés seuls (96,8 % pour l’acétate d’éthyle et 98,2 % pour le 1-propanol). La compétition entre les COV ne semble ainsi pas limiter l’oxydation de l’un et l’autre, à 500°C. Enfin, les productions de CO2 sont indiquées dans le Tableau 4.18 ; les valeurs théoriques sont calculées en considérant les taux de conversions maximaux obtenus pour les deux composés à l’issue de l’oxydation catalytique du mélange acétate d’éthyle / 1-propanol, la valeur expérimentale étant la quantité de CO2 analysé pour ces mêmes taux de conversion. Le Tableau 4.19 indique pour chaque cas le rapport entre la valeur théorique et expérimentale, ainsi que la somme des aires de pic des sous-produits.
Tableau 4.18 : valeurs théoriques et expérimentales des quantités de CO
2issues de l’oxydation du mélange
acétate d’éthyle / 1-propanol (différentes rapports de concentrations - 0,5 NL/min - 510/520°C)
acétate d’éthyle
1250 ppm 2500 ppm 5000 ppm
théorique expérimental théorique expérimental théorique expérimental
1-propanol
1250 ppm 8425 ppm 7064 ppm 13155 ppm 10457 ppm 22291 ppm 16123 ppm
2500 ppm 12065 ppm 10218 ppm 16770 ppm 12808 ppm 25428 ppm 16050 ppm
Globalement, la sélectivité diminue lorsque la concentration de l’un des deux composés du mélange augmente. Cela signifie que la présence plus concentrée de l’un des deux composés engendre une diminution de la conversion des COV en CO2, bien que le taux de conversion du COV reste quasiment constant : ainsi la proportion de sous-produits augmente lorsque la concentration de l’un des deux composés est plus importante, ce qui est vérifié en comparant les aires des pics des sous-produits.
Tableau 4.19 : sélectivité en CO
2(%) et somme des aires des pics des sous-produits (uA),
obtenues à l’issue de l’oxydation du mélange 1-propanol / acétate d’éthyle
(différentes rapports de concentrations - 0,5 NL/min - 510/520°C)
acétate d’éthyle 1250 ppm 2500 ppm 5000 ppm 1-propanol 1250 ppm 83,8 % 3956 uA 79,5 % 8619 uA 72,3 % 16940 uA 2500 ppm 84,7 % 7170 uA 76,4 % 13115 uA 63,1 % 21026 uA 5000 ppm 71,6 % 17360 uA 73,1 % 21129 uA 68,7 % 29964 uA
Bien que n’influant que très peu sur la nature des produits formés, la concentration en COV du mélange binaire initial joue toutefois sur les proportions des sous-produits obtenus. De plus, l’oxydation est d’autant plus partielle que la concentration de l’un des deux composés augmente ; le rendement en CO2 reste cependant de l’ordre de 75 % en moyenne pour les différentes concentrations étudiées. Il est ainsi plus élevé qu’à l’issue de l’oxydation catalytique des composés seuls (70 % pour l’acétate d’éthyle et 62 % pour le 1-propanol).
Les résultats expérimentaux montrent finalement que les taux de conversion des deux composés d’un mélange binaire sont proches de ceux obtenus pour les composés seuls, quelles que soient leurs concentrations dans la gamme étudiée. La sélectivité en CO2 semble par contre être améliorée en dégradant les COV mélangés, l’étant d’autant plus lorsque la concentration de l’un des deux COV présents dans le mélange est plus faible. L’utilisation du microréacteur catalytique pour l’oxydation d’un mélange binaire indique finalement que ses performances à 500°C sont comparables à celles obtenues lors de l’oxydation des COV seuls.
I.3.c. Mélange complexe
Les performances du microréacteur sont étudiées pour l’oxydation d’un effluent composé de multiples COV qui se rapproche de certaines conditions industrielles. Le mélange complexe qui est alors étudié correspond au mélange obtenu dans la bouteille de déchets, dans laquelle tous les résidus des expériences sont rassemblés. La plupart des COV étudiés sont donc présents dans ce mélange (tous excepté le toluène), dans des concentrations variables. Le mélange peut être caractérisé sur la base des étalonnages effectués pour chaque molécule. Il est à noter que deux produits inconnus (temps de rétention de 5,81 et 6,84 minutes) ont été détectés : il est possible qu’une dégradation de certains COV ait eu lieu dans la bouteille, formant ces deux nouveaux composés. La Figure 4.33 regroupe les taux de conversion pour tous les COV contenus dans ce mélange, en fonction de la température d’oxydation ; le Tableau 4.20 indique
les concentrations présentes dans l’effluent à l’entrée du microréacteur, ainsi que les taux de conversion maximaux obtenus dans le cas du mélange et des composés seuls.