Offre de thèse
Contacteurs membranaires à fibres creuses pour la capture du CO2 à faible pression dans des solvants physiques, étude théorique et expérimentale
Date limite de candidature
31-05-2024
Date de début de contrat
01-10-2024
Directeur de thèse
RODE Sabine
Encadrement
Directrice de thèse : thèse : RODE Sabine - LRGP - Professeur Université de Lorraine - sabine.rode@univ-lorraine.fr Co-directrice de thèse :BELAISSAOUI Bouchra - LRGP - Maitre de Conférences Université de Lorraine - bouchra.belaissaoui@univ-lorraine.fr
Type de contrat
école doctorale
équipe
Axe 2 - PRIMO - Procédés Réacteurs IntensificationMembrane Optimisationcontexte
Les émissions croissantes de gaz à effet de serre contribuent massivement au réchauffement climatique. Le dioxyde de carbone, CO2, représente 65 % de ces émissions. La capture du CO2 émis par l'activité humaine est une des solutions nécessaires pour limiter le changement climatique. L'absorption par des solvants physiques ou chimiques, constitue une technologie de référence pour capturer le CO2 des effluent gazeux industriels. L'opération est généralement réalisée dans des colonnes garnies. Dans une démarche d'intensification, le HFMC, constitue une alternative aux colonnes garnies. Ceci tout particulièrement pour les procédés d'absorption physique, caractérisés par des coefficients de transfert côté liquide faibles et des rapports entre les débits volumiques liquide et gaz de l'ordre de l'unité. En effet, l'aire de contact par unité de volume développée par un HFMC est beaucoup plus élevée que celle développée dans les colonnes garnies. Ceci conduit potentiellement à des contacteurs plus petits. De plus, le contacteur membranaire permet de séparer physiquement les phases gazeuse et liquide, évitant ainsi l'engorgement et l'entraînement de solvant qui constituent des limites de fonctionnement des colonnes garnies.spécialité
Génie des Procédés, des Produits et des Moléculeslaboratoire
LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
Mots clés
: Contacteur membranaire à fibres creuses, intensification, modélisation, capture du CO2, expérimentation
Détail de l'offre
Les travaux de thèse ont pour objectif de développer de nouveaux procédés de capture du CO2, utilisant des contacteurs membranaires à fibres creuses (Hollow Fibre Membrane Contactors ou HFMC). Nous nous intéressons tout particulièrement aux procédés de capture utilisant des solvants physiques et permettant de traiter des effluents gazeux à faible pression, fumées de post-combustion et effluents issus d'installations de procédés de méthanation. La modélisation des écoulements et des transferts au sein de HFMCs permettra d'identifier une géométrie et des conditions opératoires optimales pour les étapes d'absorption et de régénération et pour différents solvants. Afin de valider l'étude théorique, une étude expérimentale exhaustive sera menée dans une installation pilote dont le montage est en cours. Le changement technologique vise à réaliser la capture avec une réduction importante de son coût énergétique, comparé à la technologie conventionnelle, mettant en œuvre l'absorption réactive dans une colonne garnie.
Keywords
Hollow fiber membrane contactor, intensification, modeling, CO2 capture
Subject details
The aim of this thesis is to develop new CO2 capture processes using Hollow Fiber Membrane Contactors (HFMC). We are particularly interested in capture processes using physical solvents to treat low-pressure effluent gases, post-combustion fumes and effluents from methanation process plants. Modeling flows and transfers within HFMCs will enable us to identify optimal geometry and operating conditions for the absorption and regeneration steps and for different solvents. To validate the theoretical study, an exhaustive experimental study will be carried out in a pilot plant currently being set up. The technological change aims to achieve capture with a significant reduction in energy cost, compared with conventional technology using reactive absorption in a packed column.
Profil du candidat
Le futur doctorant doit être titulaire d'un master (diplôme de master ou d'ingénieur) Les compétences recherchées pour ce projet concernent les aspects méthodologiques du génie des procédés en général et du génie des séparations en particulier ainsi que la maîtrise de programmation et d'outils de modélisation et de simulation du domaine (matlab, fortran, aspen ou proII). Des compétences en matière de développement expérimentaux et techniques analytiques seront appréciées.
Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) avec au moins une mention AB.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses :sabine.rode@univ-lorraine.fr
et bouchra .belaissaoui@univ-lorraine.fr
Candidate profile
The future PhD student must hold a master's degree (master's or engineering diploma). The skills required for this project concernmethodological aspects of process engineering in general and separation engineering in particular as well as mastery of programming and modelling and simulation tools in the field (Matlab, Fortran, aspen or ProII). Skills in experimental development and analytica ltechniques will be appreciated.
All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (Frenchor foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email : sabine.rode@univ-lorraine.fr and bouchra.belaissaoui@univ-lorraine.fr
Référence biblio
- David Albarracin Zaidiza, Bouchra Belaissaoui, Sabine Rode, Eric Favre. Intensification potential of hollow fiber membrane contactors for CO2. Separation and Purification Technology. 2017, Vol. 6, pp. 38-51.
- Bouchra Belaissaoui, Joan Claveria-Baro,Ana Lorenzo-Hernando,David Albarracin Zaidiza,Elodie Chabanon, Christophe Castel, Sabine Rode, Denis Roizard, Eric Favre. Potentialities of a dense skin hollow fiber membrane contactor for biogas purification by pressurized water absorption. Journal of Membrane Science. 2016, Vol. 513, pp. 236-249.
- B. Luqmani, A. Brookes, A. Moore, P. Vale, M. Pidou, E.J. McAdam. The role of solvent temperature and gas pressure on CO2 mass transfer during biogas upgrading within porous and dense-skin hollow fibre membrane contactors. Journal of Membrane Science. 2023, Vol. 685.