Mécanismes thermo-oxydatifs et cinétique de dégradation d'un carburant modèle

The jet fuel operates under a thermal stresses, which can lead to the formation of solid deposits in the fuel system and the injectors, causing them to clog and malfunction. Thermal stability of fuel is related to its chemical composition and the presence of oxygen naturally dissolved in fuel, but the mechanisms of the fuel’s degradation are not very detailed.The aim of this work is to determine the thermo-oxidative mechanisms of the Jet A-1 kerosene, in order to propose a chemical scheme applicable for the real fuels. However, Jet A-1 is a mixture of several molecules, which may react differently to thermo-oxidative stress. In addition, interactions between molecules can happen. Therefore, it is necessary to simplify the approach, by processing model molecules (linear and branched alkanes, cyclo-alkanes, mono and di-aromatics). These were oxidized (individually then coupled) with the PetroOXY device. Several analytical (GC, GC / MS, FTIR, SEC, HPLC) and chemical (peroxide number, total acid number, water content) characterization techniques allowed the identification and quantification of the oxidation products formed in the different phases. The appearance of a gel, probably a precursor of solid deposits, was observed, revealing the influence of the structure and the interactions on the oxidation products formed. The interest of this method has been to progressively approach a surrogate for kerosene, and to determine the degradation kinetic constants, able to feeding the predictive models for the simulation of autoxidation reactions.Le carburéacteur est soumis à des contraintes thermiques pouvant conduire à la formation de dépôts solides dans le système carburant et les injecteurs, menant à un colmatage et leur dysfonctionnement. La stabilité thermique d’un carburant est liée à sa composition chimique et à la présence de dioxygène naturellement dissous mais les mécanismes de dégradation du combustible restent peu détaillés.L’objectif de cette thèse est de déterminer les mécanismes thermo-oxydatifs du kérosène Jet A-1 afin de proposer un schéma réactionnel applicable aux carburants réels. Cependant, le Jet A-1 est un mélange de plusieurs molécules pouvant réagir différemment au stress thermooxydatif. De plus, des interactions entre molécules peuvent se produire. Aussi est-il nécessaire de simplifier l’approche en travaillant sur des molécules-modèles (alcanes linéaires et ramifiés, cyclo-alcanes, mono et di-aromatiques). Celles-ci ont été soumises à l’oxydation (individuellement puis de manière couplée) à l’aide du dispositif PetroOXY. Plusieurs techniques de caractérisation analytiques (CPG, CPG/SM, IRTF, CES, CLHP) et chimiques (indice de peroxyde, d'acide total et teneur en eau) ont permis l’identification et la quantification des produits d'oxydation formés dans les différentes phases. L’apparition d’un gel, probablement un précurseur de dépôts solides, a été détectée, révélant l’influence de la structure et des interactions sur les produits d’oxydation formés. L’intérêt de cette démarche a été de se rapprocher progressivement d’un substitut du kérosène et de déterminer les constantes cinétiques de dégradation, capables d’alimenter les modèles prédictifs de simulation des réactions d’autoxydation