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Attention à la surchauffe des pneus!

Porter en tout temps l'habit intégral de combat. décomposition d'une substance sous ... à une chaleur intense le caoutchouc se dégrade.



CHAPITRE I

Effet de la température sur le pouvoir calorifique du gaz .... 21 ... Analyses de la dégradation thermique du caoutchouc des pneus.



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? Les causes internes telles que la pyrolyse du caoutchouc



LÉCLATEMENT ET LEXPLOSION DES PNEUS DE VÉHICULES

Cette hausse de pression se poursuit tant que la température monte et tant que le pneu Dans le cas d'un pneu la dégradation du caoutchouc se produit.



LÉCLATEMENT ET LEXPLOSION DES PNEUS DE VÉHICULES

Dans le cas d'un pneu la dégradation du caoutchouc se produit. Ce phénomène survient : > lorsque la température à l'intérieur du pneu atteint 185 °C.



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dégradent le caoutchouc des pneus produisant alors des gaz et des matières En pratique la pression exercée entraine la plupart du temps une rupture au ...



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26 juil. 2021 Je leur suis également reconnaissante pour le temps conséquent ... Figure 3.4: Schéma cinétique de la dégradation du pneu usagé .



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  • Quelle est la durée de vie d'un pneu en caoutchouc ?

    COMBIEN DE TEMPS DURE UN PNEU
    En moyenne, les gens conduisent entre 20 000 et 25 000 km par an, ce qui signifie qu'un pneu toutes saisons de bonne qualité durera entre trois et cinq ans, en fonction de l'entretien, du style et des conditions de conduite, etc.

  • Quel est le temps de dégradation d'un pneu ?

    Lorsque les pneus sont vieux, c'est-à-dire que 10 ans se sont écoulés depuis leur date de fabrication ; Lorsqu'un pneu est éraflé ou endommagé ; En cas d'usure de la bande de roulement.

  • Quel âge maximum pour un pneu ?

    Un pneu qui a plus de 10 ans doit être changé par mesure de sécurité. En effet, ses performances se dégradent avec l'âge et la gomme peut durcir et se craqueler. D'ailleurs, la plupart des professionnels du pneumatique recommandent que les pneus ne dépassent pas six ans entre la fabrication et la vente au client final.
  • Selon les données fournies par le Centre Fran?is du Caoutchouc et des Polymères (CFCP), la durée de vie moyenne des pneus poids lourds se situe entre 120 000 et 220 000 km. Cette différence de kilométrage est inhérente à la famille/marque de pneus choisie par le gestionnaire de flotte de poids lourds.

Présentée pour obtenir le titre de

Discipline : Génie énergétique

Par déchets de pneus usagés par pyrolyse Soutenance publique devant le jury composé de :

AU : 2015 /2016

i """"""""""""""""""""""""""""""""LY """""""""""""""""""""""""""""""""vii """""""""""""""""""""""""""""""""" xiii """"""""""""""""""""""""""""1 """"""""""""""""3

I. Les pneumatiques ...................................................................................... 4

II. Impact environnemental ............................................................................ 5

III. Gisement des pneumatiques et leurs déchets ............................................ 6

III.1. Réglementation .............................................................................. 6

III.2. Gisement international en pneus usagés......................................... 6 III.3. Gisement national en pneu usagé ................................................... 7

IV. Classification des Pneus usagés ................................................................ 7

IV.1. Les pneus usagés réutilisables (PUR) .............................................. 7 IV.2. Les pneus usagés non réutilisables (PUNR) ..................................... 8 V. Les voies de valorisation des pneus usagés ............................................... 8

V.1. Valorisation matière ........................................................................ 8

V.2. Valorisation énergétique .................................................................. 9

I. Généralités ............................................................................................. 11

II. Les produits de la réaction de pyrolyse ................................................... 13

II.1. Résidu Solide ................................................................................. 14

II.2.Liquide pyrolytique .......................................................................... 15

II.3. Gaz pyrolytique .............................................................................. 16

III. Influence des paramètres opératoires sur les produits de la pyrolyse ....... 17 III.1. Influence de la température ........................................................... 18 III.1.1. Effet de la température sur le rendement des produits ........... 18 III.1.2. Effet de la température sur la composition des produits ......... 20 III.1.3. Effet de la température sur le pouvoir calorifique du gaz ....... 21 III.2. Influence de la vitesse de chauffe ................................................... 21 III.3. Influence du temps de séjour ........................................................ 22 III.4. Influence du débit du gaz inerte .................................................... 23 III.5. Influence de la taille de pneu usagé .............................................. 24 III.6. Influence de type de pneu et sa composition ................................. 25 III.7. Influence de la configuration du réacteur de pyrolyse ..................... 26

III.7.1. Réacteur à lit fixe ................................................................ 26

III.7.2. Réacteur à lit fluidisé ........................................................... 26

III.7.3. Autres technologies de pyrolyse des pneus usagés ............ 27

I. Les différentes voies Catalytiques ........................................................... 29

II.Les différents processus catalytiques ..................................................... 30

ii II.1 Processus Catalytique in situ .......................................................... 30 II.2. Processus catalytique avec lit fluidisé ............................................ 31 II.3. Processus catalytique avec lit fixe .................................................. 31 II.4. Processus catalytique supporté ..................................................... 33 III.Influence du catalyseur sur le processus de pyrolyse des pneus usagés . 35 III.1. Influence de catalyseurs sur les rendements de différents produits 35 III.2. Influence de catalyseurs sur le rendement et la composition du gaz

............................................................................................................... 39

III.3. Influence de la température du lit catalytique sur le processus de la

dégradation des pneus usagés ................................................................. 40

"""""""""""""""""""""""""""""""""""""40 """"""""""""""""""""""""""""49 """""""""""""""""""""""""""""""""""" 50

I.Présentation de la matière première ........................................................... 50

,,3LORWHVG·HVVDLHWLQVWUXPHQWDWLRQ ............................................................. 51

II.1. Réacteur de pyrolyse discontinu à lit fixe (pilote à petite échelle)........ 52 ,,'HVFULSWLRQGHO·LQVWDOODWLRQ ...................................................... 52

II.1.2. Milieu réactionnel .................................................................... 53

II.2. Réacteur de pyrolyse à échelle laboratoire ......................................... 53

,,'HVFULSWLRQGHO·LQVWDOODWLRQjpFKHOOHODERUDWRLUH .................... 54

II.2.2. Milieu réactionnel .................................................................... 56

,,,0pWKRGRORJLHG·DQDO\VH ............................................................................. 57

III.1. Bilan de matière ............................................................................... 58

,,,7HFKQLTXHG·DQDO\VH ......................................................................... 58

III.2.1. Analyse thermogravimétrique (ATG) ......................................... 58 III.2.2. Analyses chimiques du pneu et de ses produits de pyrolyse .... 60 """""""""""""""""""""""""""""""""""""63 """""""""""""""""""""""""""""""64 """"""""""""""""""""66 """"""""""""""""""""""""""""""""""""67

I.Caractérisation des échantillons ................................................................. 67

I.1. Analyse élémentaire et proche ............................................................. 67

II.Analyse thermogravimétrique .................................................................... 68

,,,QIOXHQFHGXGpELWG·D]RWHHWGHODYLWHVVHGHFKDXIIH .......................... 69 ,,,QIOXHQFHGXGpELWG·D]RWH .......................................................... 69 II.1.2.Influence de la vitesse de chauffe ................................................ 71 II.2. Les facteurs influençant le comportement thermochimique des

pneus usagés ......................................................................................... 74

II.2.1. Influence de la fibre et du métal ................................................... 74

II.2.2. Résultats et discussions ............................................................... 76

II.3. Etude cinétique et thermodynamique ................................................... 85 iii

II.3.1 Paramètres cinétiques ................................................................... 86

II.3.2. Variation des paramètres thermodynamiques ............................... 89 II.4. Synthèse de O·DQDO\VHWKHUPRJUDYLPpWULTXH ........................................... 92 II.5. Effet des catalyseurs sur le comportement thermochimique de la dégradation thermique des pneus usagés ................................................ 93

II.5.1. Présentation des échantillons ....................................................... 93

II.5.2. Analyses de la dégradation thermique du caoutchouc des pneus usagés en présence du catalyseur ..................................................... 93

III.Pyrolyse des pneus usagés : étude expérimentale à petite échelle .................... 97

III.1. influence de la vitesse de chauffe et bilan de matière............................ 98 III.2. Analyses des produits de la pyrolyse ................................................... 100 III.2.1. Analyse des gaz pyrolytiques ..................................................... 100 III.2.2. Détermination du pouvoir calorifique des produits solide et gaz 103 """""""""""""""""""""""""""""""106 """"""""""""""""110 """""""""""""""""""""""""""""""""""111

I. Aperçu bibliographique ................................................................................ 112

II.Caractéristiques des matériaux utilisés et conditions opératoires .................. 113

II.1. Nature du catalyseur et du support utilisés .......................................... 113

II.2. Analyse immédiate de pneus ............................................................... 113

II.3. Conditions opératoires ......................................................................... 114

I.Conversion et produits de la pyrolyse mono-étagée avec catalyseur/huitre .... 115

I.1. Les rendements de pyrolyse ................................................................... 115

I.2. Caractérisation des produits de pyrolyse ................................................ 117

I.2.2. Analyse du liquide pyrolytique........................................................ 118 I.2.3. Analyse des gaz produits ................................................................ 121 I.3. Caractéristiques du lit catalytique après les réactions de la pyrolyse des

pneus usagés ........................................................................................ 132

I.4. Synthèse des analyses des essais de la pyrolyse sur le premier étage ...... 134 II.Conversion et produits de la pyrolyse catalytique supportée bi-étagée ............ 135 II.1. Rendement des produits de pyrolyse ...................................................... 135

II.2. Caractérisation des produits de pyrolyse ................................................ 137

II.2.1. Analyse des résidus solides ........................................................... 137

II.2.2 Analyse du produit liquide ............................................................. 139 II.2.3. Analyse des gaz produits ............................................................... 140 II.3. Caractérisation du lit catalytique à la fin de la réaction de la pyrolyse .... 148 III.Evolution de la température dans le réacteur de la pyrolyse des pneus usagés . 150

IV.Effet de la position du lit catalytique ............................................................... 151

IV.1 Effet de la position du lit catalytique sur huitre ..................................... 152 IV.1.1 Effet sur les rendements en produits de pyrolyse .......................... 153 produits de la pyrolyse des pneus usagés ........................................ 156

IV.2.Synthèse des résultats .......................................................................... 168

9(WXGHGHFDVO·HIIHWGHODSRVLWLRQGXOLWFDWDO\WLTXHSRXU0J2 ....................... 169

iv V.1. Effet sur les caractéristiques de la réaction de pyrolyse .......................... 169 V.2. Effet sur le rendement des produits de pyrolyse ..................................... 170

V.3. Effet sur la qualité des produits de pyrolyse .......................................... 170

V.3.1. Analyse des produits solide et liquide ........................................... 170

V.3.2. Analyse du gaz ............................................................................ 172

V.3.3. Observations expérimentales ......................................................... 176

V.4.Synthèse des résultats ........................................................................... 177

B. INFLUENCE DU TYPE DU SUPPORT UTILISE SUR LEFFICACITE DU CATALYSEUR

I. Le catalyseur MgO ........................................................................................ 179

I.1. Rendement en produis de pyrolyse ........................................................ 179

I.2. Le gaz produit ....................................................................................... 180

I.2.1. La composition du gaz produit ....................................................... 180 I.2.2. Le Pouvoir calorifique du gaz .......................................................... 181 I.2.3. Evolution des différentes espèces gazeuses combustibles en fonction de la température ................................................................................ 184

I.3. Les résidus solides ................................................................................. 186

I.3.1. Analyse élémentaire ........................................................................ 186

I.3.2. Taux des cendres ............................................................................ 187

I.4.Détermination du pouvoir calorifique des résidus solides et liquides ....... 188 I.5.Caractéristiques du liquide et du lit catalytique pour le cas de la pyrolyse des pneus usagés en présence de MgO ................................................. 189

II.Le catalyseur Al2O3 ..................................................................................... 190

II.1.Rendement des produis de pyrolyse ........................................................ 190

II.2.Le gaz produit ........................................................................................ 190

II.2.1. Evolution de la composition chimique des gaz produits .................. 191 II.2.2. Détermination du Pouvoir calorifique inférieur du gaz produit........ 191 II.2.3.Evolution des différentes espèces gazeuses en fonction de la

température ................................................................................... 193

II.3.Les résidus solides et liquides ................................................................. 195

II.3.1. Analyse élémentaire ....................................................................... 195

II.3.2.Taux de cendre ............................................................................... 196

II.3.3. Le pouvoir calorifique des résidus solide et liquide .......................... 196 II.4.Caractérisation du liquide produit et du lit catalytique pour la pyrolyse en SUpVHQFHG·$O2VRXVdifférents supports ............................................. 197

III.Le catalyseur CaCO3 ...................................................................................... 198

III.1 Le rendement en produit de pyrolyse ...................................................... 198

III.2.Le gaz produit ........................................................................................ 199

III.2.1. Evolution de la Composition chimique des gaz produits ................ 199 III.3.2.Détermination du Pouvoir calorifique des produis gazeux .............. 200 III.3.3.Evolution de différentes espèces gazeuses produites en fonction de la

température ................................................................................... 202

III.3.Détermination des caractéristiques des résidus solide ............................. 204

III.3.1. Analyse élémentaire ..................................................................... 204

III.3.2. Détermination du taux de cendre ................................................ 205 III.4.Le pouvoir calorifique supérieur des résidus solides et liquides ............... 206 III.5.Caractéristiques du liquide et du li catalytique pour la pyrolyse des pneus usagés en présence de CaCO3sous différents supports .......................... 206

IV.Le catalyseur ZSM-5 ....................................................................................... 207

IV.1.Le rendement en produits de pyrolyse ...................................................... 207

IV.2.Le gaz produit .......................................................................................... 208

IV.2.1. La composition chimique des gaz produits ...................................... 208 IV.2.2. Détermination du pouvoir calorifique du gaz produit ...................... 209 IV.2.3.Evolution des espèces gazeuses en fonction de la température ......... 210

IV.3.Les résidus solide .................................................................................... 213

v

IV.3.1. Analyse élémentaire ........................................................................ 213

IV.3.2. Taux des cendres ............................................................................ 213

IV.4.Détermination du pouvoir calorifique des résidus solides et liquide ........... 214 IV.5. Caractéristiques des lits catalytiques et du produit liquide pour la pyrolyse des pneus usagés en présence de ZSM-5 sur différent supports ............. 214 V6\QWKqVHGHVUpVXOWDWVVXUO·LQIOXHQFHGXVXSSRUWVXUO·HIILFDFLWpGXFDWDO\VHXU .... 215

V.1.Le taux de conversion massique de pneu ...................................................... 215

V.2.Le résidu solide de pyrolyse .......................................................................... 216

V.3.Le liquide de pyrolyse ................................................................................... 217

V.4.Le gaz de pyrolyse ........................................................................................ 218

""""""""""""""""""""""""""""""""""""219 """""""""""""""""""""""""""""""221 """""""""""""""""""""""""""""""""""222

I.Aperçu Bibliographique ......................................................................................... 223

II.Modèle Mathématique de la pyrolyse ..................................................................... 228

II.1.Schéma réactionnel ....................................................................................... 229

II.2.Bilan de transfert de masse .......................................................................... 230

II.3.Bilan du Transfert thermique ...................................................................... 232

II.4.Les conditions aux limites ............................................................................. 235

II.5.Valeurs des différents paramètres du modèle ................................................. 236

III.Résolution numérique ......................................................................................... 237

III.1.Résolution numérique et exemple de résultat pour un échantillon de pneu de

dimension (1/1mm) ............................................................................... 237

III.1.1.Profil de perte de masse expérimental et théorique ............................... 237 III.1.2.Profil de la chaleur endothermique et exothermique ............................. 238 III.2.Résolution numérique et exemple de résultat pour un échantillon de pneu de

dimension (2/2cm) ................................................................................ 240

III.2.1. Profil de perte de masse ...................................................... 240 III.2.2. Profil de de la distribution de la chaleur lors de la réaction de la pyrolyse des pneus usagés .............................................................. 241 III.2.3. Distribution spatiale de la température et de la perte de masse ............ 242 """""""""""""""""""""""""""""""""""""244 """""""""""""""""""""""""""""""245 """"""""""""""""" 247 vi TABLEAU I.1: EXEMPLE DE COMPOSITION D·UN PNEU VL ET PL [1,2] TABLEAU I.2 : RENDEMENT MASSIQUE DU GAZ PYROLYTIQUE POUR DIFFERENTS ESSAIS DE LA

PYROLYSE DES PNEUS USAGES [53]

TABLEAU I.3: RENDEMENT DES PRODUITS DE LA PYROLYSE ET LA GAZEIFICATION DES PNEUS USAGES TABLEAU II.1 : COMPOSITION DES DECHETS DES PNEUS USAGES TABLEAU III.1 : ANALYSE ELEMENTAIRE ET PROCHE DES PNEUS USAGES TABLEAU III.2 : INFORMATIONS SUR LA DEGRADATION THERMOCHIMIQUE DES ECHANTILLONS DE DE

PNEUS USAGES

TABLEAU III.3 : PRINCIPALES DONNEES CONCERNANT LA DEGRADATION THERMIQUE DES ECHANTILLONS

DES PNEUS USAGES DURANT LA PYROLYSE

TABLEAU III. 4 : LES PARAMETRES CINETIQUES DE LA DEGRADATION THERMIQUE DES PNEUS USAGES

DURANT LA PYROLYSE

TABLEAU III.5 : INFORMATIONS CONCERNANT LA DECOMPOSITION THERMIQUE DES PNEUS USAGES EN

PRESENCE DES CATALYSEURS

TABLEAU III.6 : PARAMETRES CINETIQUES ET THERMODYNAMIQUES DURANT LA PYROLYSE SIMPLE ET LA

PYROLYSE CATALYTIQUE

TABLEAU III.7 : PROGRAMMES DES ESSAIS DE PYROLYSE DES PNEUS USAGES TABLEAU III. 8 : POURCENTAGES DES PRODUITS DE LA PYROLYSE DES PNEUS USAGES TABLEAU III.9 : POUVOIR CALORIFIQUE DES PRODUITS DE LA PYROLYSE DES PNEUS USAGES POUR

DIFFERENTES VITESSES DE CHAUFFE

TABLEAU IV.1 : CARACTERISATION DE L·ECHANTILLON DE PNEU USAGE ...................................... 114

TABLEAU IV.2 : LES CONDITIONS OPERATOIRES LA PREMIERE SERIE DE MANIPULATIONS ................ 115

TABLEAU IV.3: ANALYSES DES RESIDUS SOLIDES .................................................................... 118

TABLEAU IV.4: LES DIFFERENCES MACROSCOPIQUES DES LIQUIDES DE PYROLYSE ........................ 120 TABLEAU IV.5 : LES CARACTERISTIQUES DES LITS CATALYTIQUES A LA FIN DU PROCESSUS DE PYROLYSE

CATALYTIQUE ............................................................................................... 133

TABLEAU IV.6 : LES DIFFERENTES CARACTERISTIQUES DE LA REACTION DE LA PYROLYSE DES PNEUS

USAGES ...................................................................................................... 136

TABLEAU IV.7 : ANALYSE ELEMENTAIRE ET TAUX DE CENDRE DES RESIDUS ................................. 138

TABLEAU IV.8 : ANALYSE ELEMENTAIRES DES RESIDUS SOLIDE ISSUS DE LA PYROLYSE SIMPLE ET LA

PYROLYSE CATALYTIQUE ................................................................................. 187

TABLEAU IV.9 : ANALYSE ELEMENTAIRE DES RESIDUS SOLIDES PRODUITS ................................... 196

vii TABLEAU IV.10 : CARACTERISTIQUE ET BILAN DE MATIERE DE LA PYROLYSE DES PNEUS USAGES POUR

DIFFERENTS ESSAIS ...................................................................................... 199

TABLEAU IV.11 : ANALYSE ELEMENTAIRE DES DIFFERENTS RESIDUS DE LA PYROLYSE DES PNEUS

USAGES POUR DIFFERENTS ESSAIS ................................................................... 205

TABLEAU IV.12 : RENDEMENT DES PRODUIS DE LA PYROLYSE DES PNEUS USAGES POUR DIFFERENTS

ESSAIS ........................................................................................................ 208

TABLEAU IV.13 : ANALYSE ELEMENTAIRE DES DIFFERENTS RESIDUS SOLIDES .............................. 213

TABLEAU V.1: SCHEMA REACTIONNEL DES ETAPES DE CRAQUAGE D'ISOPRENE [20] ...................... 224

TABLEAU V. 2. SCHEMA REACTIONNEL DU MODELE MULTI REACTIONNEL ..................................... 226

TABLEAU V. 3 : SCHEMA REACTIONNEL PROPOSE PAR SENNECA ET AL [24] .................................. 227

TABLEAU V. 4 : SCHEMA REACTIONNEL DE LA PYROLYSE DES PNEUS USAGES ............................... 229

TABLEAU V. 5 : VALEURS DE DIFFERENTS PARAMETRES UTILISES DANS LE MODELE ...................... 236 viii

FIGURE I.1: REPRESENTATION SCHEMATIQUE DE LA PYROLYSE ................................................... 12

FIGURE II.1: ECHANTILLONS DES PNEUS USAGES UTILISES ......................................................... 50

FIGURE II.2 : DISPOSITIF EXPERIMENTAL DU REACTEUR PILOTE ................................................... 52

FIGURE II.3 : DISPOSITIF EXPERIMENTAL DE LA PYROLYSE CATALYTIQUE BI ETAGEE ET LES LITS

CATALYTIQUES................................................................................................ 55

FIGURE II.4: INSTALLATION DE LA PYROLYSE CATALYTIQUE......................................................... 55

FIGURE II.5 : LES SUPPORTS CATALYTIQUES ............................................................................ 57

FIGURE II.6: REPRESENTATION GRAPHIQUE DES COURBES TG ET DTG ........................................ 59

FIGURE III. 1 : INFLUENCE DU DEBIT D·AZOTE POUR UNE VITESSE DE CHAUFFE CONSTANTE DE 5°C/MIN

................................................................................................................... 70

FIGURE III.2 : INFLUENCE DE LA VITESSE DE CHAUFFE POUR UN DEBIT D·AZOTE CONSTANT DE 5ML/MIN

................................................................................................................... 72

FIGURE III.3 : INFLUENCE DE LA VITESSE DE CHAUFFE POUR UN DEBIT D·AZOTE CONSTANT DE

50ML/MIN ..................................................................................................... 72

FIGURE III. 4 : INFLUENCE DE LA VITESSE DE CHAUFFE POUR UN DEBIT D·AZOTE CONSTANT

DE95ML/MIN ................................................................................................. 73

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