Conception et étude de contacteurs gaz/liquide à peau dense pour le captage du dioxyde de carbone - Une étape importante pour l'intensification du captage en postcombustion

Abstract

Resume : La conception d'un nouveau type de contacteur membranaire et la caracterisation de son efficacite pour le captage du CO 2 de fumees de postcombustion ont ete effectuees dans le cadre d'un projet de recherche ANR. Il s'agit d'un contacteur gaz/liquide a fibres creuses ayant comme interface une peau dense polymere, supportee par une structure microporeuse. Testes sous forme de modules contenant un faisceau de fibres creuses, l'efficacite de captage a ete caracterisee avec un melange modele CO 2 /N 2 en presence d'une solution aqueuse absorbante de monoethanolamine circulant cote calandre. Le transfert de matiere des contacteurs a ete modelise en utilisant l'approche des resistances en serie. La simulation dans des conditions proches de la realite industrielle montre qu'il est possible d'atteindre un facteur d'intensification en mole de CO 2 captee par m -3 .s -1 d'au moins quatre par rapport aux colonnes garnies tout en ayant une plus grande souplesse d'utilisation. Abstract: The design of a new type of membrane contactor and characterization of its efficiency in CO 2 capture from post combustion flue gas was carried out in the frame of an ANR research project. An innovative gas/liquid contactor having a dense polymer skin supported by a microporous structure as interface was set up. Assembled as hollow fibers bundles inserted into a module, the capture efficiency of this system was characterized using a CO 2 /N 2 mixture model in the presence of an absorbing aqueous solution of monoethanolamine in the shell side. The mass transfer of these dense membrane contactors was mathematically modeled using the resistance-in-series approach ; through simulations close to industrial cases, the results showed that it is possible to achieve an intensification factor of the CO 2 absorption in mol. m -3 .s -1 of at least four compared to conventional column absorbers while having greater operating flexibility. Mots-cles  : contacteur gaz/liquide, membrane polymere, modelisation-simulation, captage du CO 2 , mouillage, intensification Keywords: gas/liquid contactor, polymeric membrane, modeling-simulation, CO 2 capture, wetting, intensification Points cles Domaine  : procedes d'absorption gaz-liquide Degre de diffusion de la technologie  : Emergence / Croissance / Maturite Technologies impliquees  : contacteur membranaire Domaines d'application  : lavage de gaz, captage CO 2 , centrales a charbon, industries pharmaceutique et alimentaire Principaux acteurs francais  : Poles de competitivite  : Trimatec, Club francais des membranes (CFM) Centres de competence  : laboratoire Reactions et Genie des Procedes (CNRS, universite de Lorraine), le laboratoire de Genie Chimique (Toulouse), INRA centre de Versailles-Grignon Industriels  : Polymem (Toulouse) Autres acteurs dans le monde  : TNO, Membrana (Liqui cell), Kvaerner, GKSS