# Modélisation multi-échelle d'un réacteur à lit ruisselant pour l'hydrogénation du dibenzyltoluène comme LOHC

Casimir Maudet, François Rousset, Marc Clausse, Isabelle Pitault

► To cite this version:

Casimir Maudet, François Rousset, Marc Clausse, Isabelle Pitault. Modélisation multi-échelle d'un réacteur à lit ruisselant pour l'hydrogénation du dibenzyltoluène comme LOHC. 5ème REUNION PLENIERES FRH2, Nov 2025, ANNECY, France. hal-05531304

HAL Id: hal-05531304

https://hal.science/hal-05531304v1

Submitted on 28 Feb 2026

HAL is a multi-disciplinary open access
archive for the deposit and dissemination of sci-
entific research documents, whether they are pub-
lished or not. The documents may come from
teaching and research institutions in France or
abroad, or from public or private research centers.

L'archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est
destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
publics ou privés.

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

Distributed under a Creative Commons CC BY 4.0 - Attribution - International License
# Modélisation multi-échelle d'un réacteur à lit ruisselant pour l'hydrogénation du dibenzyltoluène comme LOHC

Casimir MAUDET<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, François Rousset<fnref n="1" />, Marc Clausse<fnref n="1" />, et Isabelle Pitault<fnref n="2" />

Les liquides organiques porteurs d'hydrogène (LOHC) constituent une alternative potentiellement intéressante au stockage d'hydrogène sous pression ou par cryogénie du fait d'une densité volumétrique intéressante (LOHC : 70 kg H₂/m³ ; Sous pression : 17-33 kg H₂/m³ ; Cryogénie : 35-40 kg H₂/m³) et d'une transportabilité facile (transport à pression et température ambiante) [1]. Parmi les LOHC, le couple dibenzyltoluène (DBT)/perhydro-DBT est fréquemment étudié et sert de système de référence dans ce projet. Le procédé de stockage consiste à hydrogéner le DBT en perhydro-DBT. En fonction de la demande d'hydrogène, le perhydro-DBT est ensuite déshydrogéné. Les réactions étant fortement exo- ou endothermique, l'intégration énergétique doit se faire au niveau du procédé global intégrant la production et la consommation d'hydrogène. C'est dans ce cadre que s'inscrit le projet EOLOHC, qui consiste à développer un système de stockage d'énergie éolienne via LOHC et dans lequel un modèle dynamique du procédé global est développé.

Le travail présenté ici se concentre sur la modélisation dynamique multi-échelle d'un réacteur multitubulaire à lit ruisselant utilisé pour l'hydrogénation du DBT (voir Figure 1). À l'échelle du réacteur, un modèle transitoire de type plug-flow avec dispersion axiale décrit l'évolution des concentrations et de la conversion le long du lit [2]. Il prend en compte les variations des densités et des fractions volumiques de chaque phase fluide, qui sont spécifiques au stockage LOHC. Les trois étapes successives d'hydrogénation étant rapides et limitées par le transfert interne, un modèle à l'échelle particulaire a dû être développé [3]. Les équations de bilan stationnaire dans le solide sont résolues par collocation. Le couplage des deux modèles relie transferts intra-particulaires et performance globale du réacteur.

Le code développé sous Python simule la variation des profils de conversion d'hydrogène en fonction de son débit d'entrée dans une gamme de validité comprise entre 10 et 50 bar et 100 à 250°C. Il montre que les facteurs d'efficacité simulant la diffusion interne sont compris entre 1,5% et 64,7%. À notre connaissance, il s'agit du premier modèle intégrant cinétique multi-étapes, diffusion intra-particulaire et transferts multiphasiques pour ce système, offrant ainsi une approche généralisable à d'autres couples LOHC et aux réacteurs de déshydrogénation. En perspectives, le modèle fera l'objet d'une étude de réduction de modèle pour accélérer son temps de calcul et permettre son intégration dans des chaînes énergétiques complètes de type Power-to-H2.

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1. (a) Réacteur multitubulaire avec flux de DBT et H₂ ; (b) Catalyseur egg-shell (Pt/Al₂O₃) de rayon R et épaisseur active X.</figcaption></figure>

<footnote n="1">¹ Univ. Lyon, INSA Lyon, CNRS, CETHIL, UMR 5008, Villeurbanne, France</footnote>

<footnote n="2">² Univ. Lyon, UCBL Lyon 1, CNRS, LAGEPP, UMR 5007, Villeurbanne, France</footnote>

<footnote>[1] R. Aslam, K. Müller, M. Müller, M. Koch, P. Wasserscheid, W. Arlt, *J. Chem. Eng. Data.* **2016**, *61* (1), 643-649. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jced.5b00789.</footnote>

<footnote>[2] A. M. Lattanzi, M. B. Pecha, V. S. Bharadwaj, P. N. Ciesielski, *Chem. Eng. J.* **2020**, *380*, 122507. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.122507.</footnote>

<footnote>[3] A. Tomić, B. Pomeroy, B. Todić, B. Likozar, N. Nikačević, *Appl. Energy.* **2024**, *365*, 123262. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.123262.</footnote>