REACTIVITE DES HYDROCARBURES

L’objectif de chapitre est d’étudier l’oxydation de différentes classes d’hydrocarbures dont la structure chimique est représentative de celles que l’on peut rencontrer dans un gaz d’échappement Diesel réel. Le catalyseur choisi est à base de métal noble (Pt) de teneur pondérale voisine de celle rencontrée dans les pots catalytiques industriels. La première partie des résultats présentés dans ce chapitre a été obtenue à l’aide d’un montage décrit dans la partie expérimentale en page 186. Rappelons simplement que la concentration de l’hydrocarbure est de 1500 ppmC, la pression partielle en oxygène est 20% et que le catalyseur est à base de platine supporté sur alumine y avec une teneur de 1%. Le prétraitement du catalyseur avant test consiste en une réduction à 500°C pendant deux heures sous hydrogène pur puis remise à 1′ air à la température ambiante. Les courbes de conversion sont décrites en montée de température (sauf exception précisée et qui concerne en général des hydrocarbures lourds ayant une forte tendance à se condenser). La montée de température démarre généralement vers 100°C et s’effectue par palier de 10 à 15 minutes à chaque changement de température. La décision d’augmenter la température est prise lorsque la conversion reste inchangée après deux injections de l’effluent qui sort du réacteur dans le chromatographe. Chaque injection est séparée d’environ 8 à 10 minutes de l’injection suivante. On décrit. ainsi toute la courbe de conversion entre 0 et 100%.

La conversion est calculée comme étant le rapport entre la concentration de l’hydrocarbure étudié dans l’effluent à une température T et la concentration de l’hydrocarbure en sortie du vaporiseur qui est régulièrement contrôlée à l’aide du by-pass. Une conversion de 100% correspond donc à une absence de pic de l’hydrocarbure étudié sur le chromatogramme. ll est donc important de noter que la conversion de l’hydrocarbure est supposée totale en l’absence d’autres pics sur le chromatogramme mais, dans certains cas, des intermédiaires d’oxydation ont pu être observés par chromatographie et identifiés, après piégeage à froid, par spectrométrie de masse. Le détail des résultats figurera dans le chapitre II. La deuxième partie des résultats présentés dans ce chapitre a été obtenue sur des hydrocarbures particulièrement lourds susceptibles de se trouver en partie dans la fraction organique soluble des particules Diesel. Un montage de test particulier a été utilisé (oxydation en température programmée), la faible volatilité de ces composés ayant posé des problèmes insurmontables avec le montage précédemment décrit.

Oxydation des alcanes

Comme nous l’avons rappelé dans la partie bibliographique, l’influence du nombre d’atomes de carbone d’un n-alcane sur sa r~activité en conditions d’oxydation totale n’a guère été étudiée pour les composés possédant plus de cinq à six atomes de carbone. La figure 1 représente nos résultats obtenus pour des n-alcanes possédant entre 6 et 20 atomes de carbone. ll apparaît clairement que la conversion des n-alcanes augmente avec la longueur de chaîne pour les alcanes possédant moins de 10 atomes de carbone. Au-delà, il semble que les n-alcanes présentent des propriétés d’oxydabilité quasi-identiques de sorte que l’on obtient des courbes de conversion du décane, du n-C1 n’a donc pas été possible de déterminer sa courbe de conversion en partant depuis les basses températures car des pores saturés en hydrocarbure limitent la diffusion de 1′ oxygène donc retardent l’oxydation de cet hydrocarbure. On a également vérifié avec un alcane plus léger tel que le décane, que la courbe de conversion obtenue en montée de température est identique à celle obtenue en  conversion de 50 % de l’hydrocarbure de départ Cl), est un paramètre simple permettant de donner une bonne indication de l’oxydabilité globale d’un hydrocarbure, la figure 2 montre alors que dans nos conditions d’oxydation, la Tro des n-alcanes diminue fortement de l’hexane au décane puis se stabilise à une valeur de l’ordre de 165°C.