Doctorat à Lyon : Caractérisation de l’injection gaz-solide dans des réacteurs à lit fluidisé pour la valorisation des résidus de biomasse

Doctorat à IFP Energies nouvelles (IFPEN)

en génie chimique

Caractérisation de l’injection gaz-solide dans des réacteurs à lit fluidisé pour la valorisation des résidus de biomasse

L’utilisation de la biomasse/des résidus de biomasse comme matières premières pour les processus de bioénergie et de biocarburant présente un intérêt croissant pour l’atténuation du changement climatique. La conversion thermochimique de la biomasse dans les réacteurs à lit fluidisé, par pyrolyse, gazéification et combustion, nécessite une pénétration et un mélange efficaces des matières premières grâce à des systèmes d’injection d’alimentation fiables. L’injection pneumatique de biomasse produit un jet gaz-solide dans le réacteur qui nécessite un élan approprié pour disperser la matière première. Néanmoins, l’évaluation de la pénétration des jets multiphasiques dans les lits fluidisés est un défi en raison de la complexité et de l’opacité des systèmes avec des interactions rapides du jet et des bulles du lit, et des nombreux défis expérimentaux pour caractériser les flux de gaz/particules.

Dans cette thèse, les résidus de biomasse seront utilisés comme matières premières pour étudier la pénétration et le mélange des jets dans des lits fluidisés dans des conditions ambiantes et réactionnelles. Les expérimentations aux conditions ambiantes seront réalisées à IFPEN avec différents injecteurs pneumatiques couplés à un lit fluidisé de 20 cm. Le flux gaz-solide sera évalué avec une caméra à grande vitesse et la pénétration du jet dans les lits fluidisés de poudres Geldart A et B sera mesurée avec différentes techniques, telles que des sondes optiques, de Pitot, capacitives et fluorescentes. À partir de là, la conception des injecteurs et les conditions de test seront définies pour les expériences de pénétration de la biomasse dans des environnements réactionnels, tels que la gazéification et la combustion. Une unité de fluidisation à chaud est disponible à l’Université de Technologie de Hambourg (Allemagne), pouvant atteindre 950°C et présentant un diamètre similaire à celui de l’unité à flux froid d’IFPEN.

À partir de cette campagne expérimentale, des modèles empiriques et des cartes d’exploitation seront développés pour l’injection pneumatique de biomasse et la pénétration de jets pour un large éventail de conditions d’exploitation. De plus, les données expérimentales seront utilisées pour la validation du modèle CFD à IFPEN et, par la suite, pour développer des règles d’intensification pour une injection et un mélange appropriés de biomasse à l’échelle industrielle.

Mots clés : Fluidisation, Biocarburant, Bioénergie, Transport pneumatique, Combustion, Gazéification, CFD

Pour postuler, merci d’adresser votre lettre de motivation et votre CV au responsable IFPEN indiqué ci-dessus.

À propos d’IFP Energies Nouvelles

IFP Energies Nouvelles est un centre public français de recherche, d’innovation et de formation. Sa mission est de développer des technologies efficaces, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, des transports et de l’environnement. Pour plus d’informations, consultez notre site WEB . IFPEN offre un environnement de recherche stimulant, avec accès à des infrastructures de laboratoire et informatiques de premier ordre. IFPEN propose des packages salariaux et sociaux compétitifs. Tous les doctorants ont accès à des séminaires et sessions de formation dédiés.