Progress Report February 2013

Réunion de thèse

Points à discuter

• Résultats analytiques et modélisation • Analyses ETP-W

• Jury de thèse et agenda • Stagiaire

Résultats dégradation

• Présentation des résultats utiles à la construction du modèle • Pour rappel :

r = k . e-Ea/RT _{. [O}

2]a . [CO2]b

Ea: ln r = ln C₁ – Ea/RT avec C₁= k. [O₂]a _{. [CO}

2]b

a: ln r = ln C₂ + a . ln [O₂] avec C₂= k. [CO₂]b _{. e}-Ea/RT b: ln r = ln C₃ + b . ln [CO₂] avec C₃= k. [O₂]a _{. e}-Ea/RT

Résultats dégradation

• Influence de la température

=> bonne répétabilité (erreur: 5-10%)

=> 2 effets: limitation physique à BT et chimique à HT

=> mais: degré de charge en CO₂ pas considéré

0 5 10 15 20 25 30 35 0 20 40 60 80 100 120 140 160 M EA los s (wt -%) Temperature (°C)

Résultats dégradation

Si on considère la solution chargée:

Profil différent! -5 0 5 10 15 20 25 30 0 20 40 60 80 100 120 140 160 M EA los s (wt -%) Temperature (°C) Température P20 P32 P30 P17 P34 P19 °C 55 100 100 120 120 140 T0 28.72 28.97 28.26 28.30 29.68 28.80 T1 26.47 28.07 27.26 25.10 27.57 26.64 1-week degradation 26.27 27.89 27.71 22.06 23.83 19.4 % dégradation T0 8.52 3.73 1.94 22.05 19.71 32.64 % dégradation T1 0.77 0.63 -1.66 12.10 13.57 27.18

• À 55°C : peu de désorption du CO₂ • À 120°C : CO₂ désorbé • À 100°C : => charge intermédiaire • => analyses C et N à l’ETP-W? Temperature P20 P32 P30 P17 P34 P19 °C 55 100 100 120 120 140 T0 28.72 28.97 28.26 28.30 29.68 28.80 T1 26.47 28.07 27.26 25.10 27.57 26.64 1-week degradation 26.27 27.89 27.71 22.06 23.83 19.4 % dégradation T0 8.52 3.73 1.94 22.05 19.71 32.64 % dégradation T1 0.77 0.63 -1.66 12.10 13.57 27.18

Effet de la température

• Un seul régime identifié, exponentiel (Arrhenius)

Ea ~ 49.5 kJ/mol (46.9) Uyanga, 2007: 45.3 kJ/mol Supap, 2009: 29.4 kJ/mol

Mais:

• Pas de dégradation à 55°C => limitation de transfert d’O₂?

• Seul le régime cinétique chimique a été évalué?

y = -5951.8x + 9.0393 R² = 0.6806 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0.0020 0.0022 0.0024 0.0026 0.0028 0.0030 0.0032 ln r 1/T

• Limitation de transfert physique: tests à 120°C

=> Limitation due au transfert d’O₂: Faut-il la prendre en compte

dans le modèle? Ou correspond-elle à une configuration donnée? 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 ME A lo ss (w t-%) Agitation rate (rpm) Base Case Under O2

Effet de la vitesse d’agitation

Résultats dégradation

• Influence O₂: r = C₂ . [O2]a

Avec [O₂] en mol/m³ ou en mol – gamma?

Équation de solubilité d’O₂ => O₂ bullé dans la solution.

0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 M EA loss (wt -%) O2 content (vol-%) 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 M EA los s (wt -%) O2 content (mol/m³)

Résultats dégradation

• Influence O₂: r = C₂ . [O₂]a => a = 4.4 Uyanga, 2007: a = 3.4 Supap, 2009: a = 2.9 0 10 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 M EA los s (wt -%) O2 content (mol/m³) y = 4.413x - 4.0157 R² = 0.9866 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -5 -4 -4 -0.3000 -0.2500 -0.2000 -0.1500 -0.1000 -0.0500 0.0000 ln r ln (O2)

Résultats dégradation

• Influence CO₂

Influence faible à partir de quelques pourcents b = -0.074 Uyanga, 2007: b = -0.33 Supap, 2009: b = 0.18 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 10 20 30 40 M EA los s (wt -%)

CO2 content (vol-%)

y = -0.0744x + 3.1169 R² = 0.8242 0 1 1 2 2 3 3 4 4 -8.0000 -6.0000 -4.0000 -2.0000 0.0000 2.0000 4.0000 ln r ln (CO2)

• r = k . e-Ea/RT _{. [O}

2]a . [CO2]b

Avec Ea = 49.5 kJ/mol

a = 1.16

b = -0.074

Mais il faut encore trouver comment convertir P_CO2 en [CO₂]!

Directement implémentable dans Aspen Plus (avec prise en

Analyses C et N à l’ETP-W

• 60€/échantillon

• MEA 30% non chargée:

– En théorie: 6.88% de N; 11.8% de C – Mesurée: 6.48% de N; 11.73% de C • MEA dégradée P34 Tf: – En théorie: 5.47% de N; 9.38% de C – Mesurée: 5.46% de N; 12.55% de C • MEA dégradée P11 Tf – En théorie: 0.92% de N; 1.58% de C – En pratique: 3.83% de N; 9.16% de C

Points à discuter

• Jury de thèse et agenda • Stagiaire

• Projet à l’UT Austin:

– Développement et validation du modèle – Tests à plus grande échelle