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Mazloum, Shawki
Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays de la Loire - IMT Atlantique, Ecole Doctorale No. 602 - Sciences pour l'Ingenieur, Gepea UMR CNRS 6144, Valorisation Energie-matiere des Residus et Traitement des Emissions - Verte, Campus de Nantes - La Chantrerie, 4, rue Alfred Kastler, CS 20722, 44307 Nantes Cedex 3 (France)2021
Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays de la Loire - IMT Atlantique, Ecole Doctorale No. 602 - Sciences pour l'Ingenieur, Gepea UMR CNRS 6144, Valorisation Energie-matiere des Residus et Traitement des Emissions - Verte, Campus de Nantes - La Chantrerie, 4, rue Alfred Kastler, CS 20722, 44307 Nantes Cedex 3 (France)2021
AbstractAbstract
[en] Nowadays, after the depletion of fossil energy reserves worldwide, the pursue for renewable energy became a crucial issue and subject for many researchers and academic institutions. Whereas, humanity is facing serious dilemma: the enormous growth of accumulated plastic wastes every year, due to the limitation of landfills and recycling processes. Therefore, a solution for plastic wastes accumulation and an alternative source of energy is pyrolysis process, which converts plastic wastes into a wide range of fuels and chemicals. Plastic pyrolysis consists of a thermal decomposition of large chain polymers in absence of oxygen. Different parameters affect this process like; Temperature, heating rate, feedstock material, catalyst, type of the reactor and pressure. However, many experimental studies are made so far regarding the influence of these parameters on the pyrolysis process and its by-products. On the other hand, modelling and simulating plastic pyrolysis process, at a lab-scale or industrial-scale, are rarely found in literature. Thus, the aim of this thesis is to model and upgrade a continuous pyrolysis reactor feasible at the industrial scale, heated by hot exhaust gases coming from 8 kW diesel engine, to convert plastic waste into heat and transportation fuels. But before crossing this step, plastic pyrolysis process for PP and HDPE is modelled and validated, as milli-particle scale, in a thermogravimetric analyzer coupled with differential scanning calorimeter (TGA-DSC), then in a laboratory scale semi-batch reactor (1 litter capacity) using Finite Element method and COMSOL-Multiphysics software. Finally, the calibrated models are used to conceive a continuous reactor and to study its behavior numerically. (author)
[fr]
De nos jours, apres l'epuisement des reserves mondiaux d'energie fossile, l'implementation des energies renouvelables est devenue un enjeu crucial. Alors que l'humanite est confrontee a l'enorme croissance des dechets plastiques accumules chaque annee, en raison de la limitation des decharges et des processus de recyclage. Par consequent, une solution pour l'accumulation de dechets plastiques est le processus de pyrolyse, qui convertit les dechets plastiques en une large gamme de carburants et de produits chimiques. La pyrolyse consiste en une decomposition thermique de polymeres a longues chaines en l'absence d'oxygene. Differents parametres affectent ce processus comme la temperature, la vitesse de chauffage, la matiere premiere, le catalyseur, le type de reacteur et la pression. Cependant, de nombreuses etudes experimentales sont realisees a ce jour concernant l'influence de ces parametres sur le processus de pyrolyse et ses sous-produits. D'autre part, la modelisation et la simulation du processus de pyrolyse plastique, a l'echelle du laboratoire ou a l'echelle industrielle, sont rarement trouvees dans la litterature. Ainsi, l'objectif de ce projet de these est de modeliser et de mettre a niveau un reacteur de pyrolyse continue realisable a l'echelle industrielle, chauffe par des gaz d'echappement chauds provenant d'un moteur diesel de 8 kW, pour convertir les dechets plastiques en carburants. Mais avant de franchir cette etape, le procede de pyrolyse plastique pour le PP et le HDPE est modelise et valide, a l'echelle milli-particulaire, dans un analyseur thermogravimetrique couple a un calorimetre differentiel a balayage (TGA- DSC), puis dans un reacteur semi-batch a l'echelle du laboratoire en utilisant la methode des elements finis et le logiciel COMSOL-Multiphysics. Finalement, les modeles mecanistiques elabores et valides a l'echelle de milliparticule et du reacteur semi-continu sont utilises pour concevoir un reacteur continu et etudier son comportement numeriquement. (auteur)Original Title
Extension et mise a niveau d'un pilote de production de carburants alternatifs a partir de dechets plastiques
Primary Subject
Secondary Subject
Source
22 Oct 2021; 278 p; 117 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays de la Loire - IMT Atlantique, Specialite: Energetique, Thermique et Combustion
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
CALCULATION METHODS, CHEMICAL ANALYSIS, CHEMICAL REACTIONS, CRACKING, DECOMPOSITION, ENERGY TRANSFER, ENGINES, FLUIDS, FUNCTIONAL MODELS, GASEOUS WASTES, GASES, GRAVIMETRIC ANALYSIS, HEAT ENGINES, INTERNAL COMBUSTION ENGINES, KINETICS, MATERIALS, MATHEMATICAL SOLUTIONS, NUMERICAL SOLUTION, ORGANIC COMPOUNDS, ORGANIC POLYMERS, PETROCHEMICALS, PETROLEUM PRODUCTS, PHASE TRANSFORMATIONS, POLYMERS, PYROLYSIS, QUANTITATIVE CHEMICAL ANALYSIS, REACTION KINETICS, SIMULATION, SYNTHETIC MATERIALS, THERMAL ANALYSIS, THERMOCHEMICAL PROCESSES, WASTES
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