Modélisation CFD des épurateurs à gaz en milieu maritime

Gharbi, Oussama (2022). Modélisation CFD des épurateurs à gaz en milieu maritime. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 120 p.

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Résumé

« Les colonnes à lit fixe à garnissage aléatoire de quatrième génération : constituent un moyen intéressant de mettre en œuvre le lavage à l'eau de mer du dioxyde de soufre (SO2) à bord de grands navires, en raison de la faible perte de charge biphasique, de la capacité élevée, et de la grande efficacité de l'élimination du SO2.L'épuration de dioxyde de soufre à l'eau de mer a été étudiée au moyen d'un modèle eulérien 3D basé sur les équations macroscopiques de continuité, de quantité de mouvement, d'énergie et d'équilibre des espèces moyennées en volume dans les phases liquide et gazeuse. Il a été constaté que les performances du processus d'absorption du dioxyde de soufre par l'eau de mer dans les réacteurs à colonnes à lit fixe avec des garnissages aléatoires de quatrième génération peuvent être améliorées par l'augmentation du débit de liquide et la diminution de la température du liquide. Par conséquent, le lavage du dioxyde de soufre à l'eau de mer à bord de grands navires s'améliore considérablement dans les océans tempérés dont la température moyenne est comprise entre 10 et 20 °C. D'autre part, l'augmentation de la pression améliore la force motrice du transfert de masse gaz-liquide et par la suite le processus d'élimination du dioxyde de soufre qui revient à des valeurs inférieures du rapport liquide-gaz. L'épuration à l'eau de mer du dioxyde de soufre à une pression plus élevée augmente le coût en capital et les besoins en énergie, mais offre des améliorations majeures telles que l'élimination totale du SO2 lors de l'utilisation du carburant à une forte teneur en soufre et la prévention de la perte de puissance du moteur en raison de la forte contre-pression à l'échappement entrant. Le fonctionnement avec une hauteur de lit garnie supplémentaire permet d'amplifier le temps de contact gaz-liquide et par conséquent les performances du processus d'absorption. Dans ce contexte s'intègre ce présent travail qui vise à atténuer l'émission de SO2 par les navires marchands utilisant des carburants à forte teneur en soufre. -- Mot(s) clé(s) en français : garnissage, quatrième génération à colonnes à lit fixe, absorption/ émission de SO2, simulation, modélisation CFD. »
« Fourth-generation random packed fixed-bed columns are an attractive way to implement sulfur dioxide (SO2) seawater scrubbing on large ships because of the low two-phase pressure drop, high capacity, and high SO2 removal efficiency.Sulfur dioxide seawater scrubbing was studied using a 3-D Eulerian model based on the macroscopic equations of continuity, momentum, energy, and volume-averaged species equilibrium in the liquid and gas phases. It was found that the performance of the sulfur dioxide seawater absorption process in fixed-bed column reactors with fourth-generation random packing's, can be improved by increasing the liquid flow rate and decreasing the liquid temperature. As a result, the scrubbing of sulfur dioxide from seawater on board large ships improves significantly in temperate oceans with average temperatures between 10 and 20°C. On the other hand, the increase in pressure improves the driving force of the gas-liquid mass transfer and subsequently the sulfur dioxide removal process which becomes complete at lower values of the liquid-gas ratio. Sulfur dioxide scrubbing at higher pressure increases capital cost and energy requirements, but offers major improvements such as complete removal of SO2 at high fuel sulfur content and prevention of engine power loss due to high back pressure at the incoming exhaust. Operation with an additional packed bed height increases the gas-liquid contact time and thus the performance of the absorption process. In this context, the present work is integrated to mitigate SO2 emission from merchant ships using high sulfur fuels. -- Mot(s) clé(s) en anglais : fourth-generation fixed-bed column packing, SO2 absorption/emission, simulation, CFD modelling. »

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Ilinca, Adrian
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Issa, Mohamad
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de Maître ès sciences appliquées (M.Sc.A.).
Mots-clés :	Anhydride sulfureux ; Réduction ; Navires ; Tours de lavage ; Modèles mathématiques ; Épurateurs ; Dioxyde de soufre ; So2 ; Colonnes à lit fixe ; Garnissage.
Départements et unités départementales :	Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	30 sept. 2022 15:42
Dernière modification :	30 sept. 2022 15:42
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2070

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