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

Résumé : La conception d'un nouveau type de contacteur membranaire et la caractérisation de son efficacité pour le captage du CO₂ de fumées de postcombustion ont été effectuées dans le cadre d'un projet de recherche ANR. Il s'agit d'un contacteur gaz/liquide à fibres creuses ayant comme interface une peau dense polymère, supportée par une structure microporeuse. Testés sous forme de modules contenant un faisceau de fibres creuses, l'efficacité de captage a été caractérisée avec un mélange modèle CO₂/N₂ en présence d'une solution aqueuse absorbante de monoéthanolamine circulant côté calandre. Le transfert de matière des contacteurs a été modélisé en utilisant l'approche des résistances en série. La simulation dans des conditions proches de la réalité industrielle montre qu'il est possible d'atteindre un facteur d'intensification en mole de CO₂ captée 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 CO₂ 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 CO₂/N₂ 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 CO₂ absorption in mol. m^-3.s^-1 of at least four compared to conventional column absorbers while having greater operating flexibility.

Mots-clés : contacteur gaz/liquide, membrane polymère, modélisation-simulation, captage du CO₂, mouillage, intensification

Keywords: gas/liquid contactor, polymeric membrane, modeling-simulation, CO₂ capture, wetting, intensification