Réduction d'un mécanisme cinétique détaillé de la pyrolyse de l'acétylène

En raison de leur application généralisée dans une vaste gamme de processus industriels, de nombreux mécanismes cinétiques visant à modéliser la pyrolyse des hydrocarbures légers ont vu le jour dans la littérature. En raison de la complexité des phénomènes impliqués, ces mécanismes comprennent généralement des centaines ou des milliers d'espèces et de réactions et nécessitent un temps de calcul considérable. Pour réduire leur coût de calcul et faciliter le couplage de ces mécanismes avec d'autres phénomènes, des méthodes de réduction des mécanismes cinétiques peuvent être appliquées. Dans cette étude, la réduction d'un mécanisme cinétique détaillé utilisé pour modéliser la pyrolyse de l'acétylène et la formation d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) pendant la cémentation gazeuse à basse pression (Bensabath et al., 2016) est présentée. Le schéma de réduction adopté comprend deux étapes principales (tableau 1) : (i) une réduction est d'abord effectuée avec l'ANSYS Chemkin Reaction Workbench au moyen de méthodes de réduction squelettique et (ii) le mécanisme squelettique obtenu est encore réduit par la mise en commun d'espèces, de radicaux et de réactions du même type. La précision des mécanismes obtenus est évaluée en comparant les prédictions des fractions molaires des principales espèces telles que l'acétylène et l'hydrogène, ainsi que la fraction de masse totale des HAP, au modèle détaillé et aux données expérimentales. Ces dernières ont été obtenues à partir d'expériences de pyrolyse de l'acétylène menées dans un réacteur tubulaire à des températures allant de 850 à 1100°C, à des pressions de 300 à 8000 Pa et à des temps de séjour de 0,5 à 3 s. Un très bon accord est observé entre les prédictions de tous les modèles et les résultats expérimentaux pour l'acétylène et l'hydrogène (Figure 1). La formation des HAP, bien que prédite avec précision par les mécanismes original et squelettique, est surestimée par le mécanisme final, mais les résultats sont encourageants. Ils seront améliorés dans de futurs travaux qui viseront à ajuster les données cinétiques par la méthode des moindres carrés.