Nouria Fatah

Professeur

Catalyse Hétérogène

Bâtiment : C7

Téléphone : (+33) 03 20 33 54 36

Fax : (+33) 03 20 33 54 99

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Adresse : Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille
Cité Scientifique, Bâtiment C7 - BP 90108
59652 Villeneuve d'Ascq Cedex
France

 

PARCOURS UNIVERSITAIRE

  • BACCALAUREAT, SERIE SCIENCES MATHEMATIQUES
  • INGENIEUR EN GENIE MECANIQUE
  • DEA, ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D’INGENIEURS DE GENIE CHIMIQUE DE TOULOUSE.
  • DOCTEUR INGENIEUR EN GENIE DES PROCEDES DE L’INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE.
  • CHERCHEUR POST- DOCTORAT AU CENTRE D’ETUDES ET DE RECHERCHES DU CHARBON (GROUPE DE CHARBONNAGE DE FRANCE)
  • MAITRE DE CONFERENCES A L’ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE CHIMIE DE LILLE (ENSCL)
  • HABILITATION A DIRIGER DES RECHERCHES DE L’UNIVERSITE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LILLE
  • PROFESSEUR A L’ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE CHIMIE DE LILLE ET CHERCHEUR DANS L’UNITE DE CATALYSE ET CHIMIE DU SOLIDE , UMR 8181

PRINCIPAUX THEMES DE RECHERCHE

GENIE DES PROCEDES/TECHNOLOGIES DES POUDRES

  • § Procédés de fluidisation gaz-solide à basse et haute température/modélisation numérique
  • § Technologie des poudres à l’usage des procédés/phénomène d’attrition des particules
  • § Elaboration des poudres sans solvant : mécanosynthèse et mécanofusion
  • § Procédés gaz –solide  « microgazique » (mise en suspension des nanoparticules -phase active dans des microréacteurs).

ACTIVITE D’ENSEIGNEMENT

Génie Chimique

  • Mes activités d’enseignement concernent les cours magistraux, les travaux pratiques et les travaux dirigés en génie chimique/génie des procédés. Les différents enseignements couvrent les cours et les travaux dirigés sur la technologie des solides divisés, la microfluidique, l’enrobage des solides, la séparation mécanique, les procédés gaz-solide, la mécanique des fluides, l’hydrodynamique et le transfert de chaleur et de  matière ainsi que les travaux pratiques traitant des opérations unitaires de Génie Chimique.

DIRECTION ET ANIMATION

  • Responasble de la plate-forme Génie des procédés / technologies des poudres à l’UCCS (voir annexe)
  • Depuis 2005 : Nomination comme membre actif à plusieurs instances de l’ENSCL : Responsable des Reformes des enseignements de Génie Chimique, comités pédagogiques et comité technique.
  • Depuis 2006: Directrice de l’ensembledes recrutements (80 étudiants/promotion  et par cycle « 1ère année et 2ème année ») sur concours et sur dossiers du cycle ingénieur à l’ENSCL.
  • Depuis 2004 : Directrice  et animatrice des enseignements de Génie Chimique à l’ENSCL.
  • Depuis 2011 : Membre actif du groupe de travail (GT)  « Formation en Génie des Procédés » de la SFGP.
  • Depuis 2012 : Responsable et animatrice du groupe de travail « Génie du Produit » de la SFGP
  • 1997-1998 : Formation permanentes pour les industriels
  • Depuis 2005 : responsable de l’équipe pédagogique « Génie Chimique » à l’ENSC Lille
  • 2000-2010 : Responsable de la  production des enseignements multimédia à l’ENSC Lille et production du Module d’enseignement en ligne (20h): cours et travaux pratiques virtuels du procédé de fluidisation gaz-solide (niveau : bac +5) :

EXPERT et CONSULTANT

  • Expert et Consultant pour plusieurs  Industriels à l’échelle Nationale et internationale : Technologie des poudres, fluidisation gaz solide, dimensionnement de silos..etc

DISTINCTION

  • Nommée Chevalier dans l’ordre des Palmes Académiques  (juillet 2012)

RAYONNEMENT ET RESPONSABILITES ADMINISTRATIVES ET COLLECTIVES (liste non exhaustive):

  • DE 1987 à 1991 : Membre élu du Comité de laboratoire et du Comité de coordination à titre de représentante des stagiaires et des non permanents (Laboratoire Procédés,  Matériaux et Energies Solaire, (PROMES), CNRS UPR 8521, Odeillo-Font Romeu (France)
  • DE 1995 à 2000:  Membre élu du Conseil Scientifique à l'ENSCL.
  • DE 1998 à 1999:  Membre suppléant de la Commission de Spécialistes 32ème  section à l’USTLille
  • DE 1998 à 2000 :  Représentante (élue) des membres de l’Equipe de Génie Chimique au Conseil  du laboratoire de Catalyse de Lille, UMR 8010, CNRS.
  • DE 1998 à 2006 : Membre extérieur suppléant  de la Commission de Spécialistes à l’Ecole Centrale de Lille.
  • DE 2001-2005    : Membre titulaire de la Commission de Spécialistes 62 ème section à l’USTL
  • DE 2006 – 2008 : Membre suppléant de la Commission de Spécialistes 31 ème  section à l’USTL
  • Depuis 2006 : Membre de l’Assemblée Générale de l’Association pour la Promotion des Concours communs Polytechniques (depuis 2006).
  • DEPUIS 2007 : Membre élu du Conseil Administratif  de l'ENSCL
  • Referee (reviewer) pour plusieurs  journaux scientifiques
  • De 2006 - 2013 : membre de plusieurs commissions de spécialistes ou de comité de sélection

 

Publications, Proceedings, Brevets : 2008-2013

  • N.Fatah, Study and comparison of micronic and nanometric powders: Analysis of physical, flow and interparticle properties of powders, Powder Technology, 190, pp.41-47, 2009.          
  • D.Turki and N. Fatah, Description of consolidation forces on nanometric powders, Brazilian, Braz. J. Chem. Eng., vol.27, no.4, p.555-562, 2010.
  • L. Ziyani, N. Fatah,  Optimisation of fluidised bed granulation: an experimental design approach, New Paradigm in Fluidization Engineering,Vol.RP6, The Berkeley Electronic Press, ISBN 978-0-918902-57-3,2010.
  • L. Bouvier, A. Moreau, A. Line, N. Fatah and G. Delaplace, Damage in Agitated Vessels of Large Visco-Elastic Particles Dispersed in a Highly Viscous Fluid, Journal of Food Science , Vol. 76, Nr. 5,pp.384-391, 2011.
  • S. Paul, V. Bellière-Baca, N. Fatah, S. Pariente,  « Procédé performant et stable pour la production d’acroléine à partir de glycérine », Publié le 03/05/2012 sous la référence WO 2012  056166 A1
  • Kinetic investigation of carbon monoxide hydrogenation under realistic conditions of methanation of biomass derived syngas. Zhang Jie, Fatah Nouria, Capela Sandra, Kara Yilmaz, Guerrini Olivier, Khodakov Andrei Y. Fuel, vol. 111, pg. 845-854 (2013)
  • Modeling of fixed bed methanation reactor for syngas production: Operating window and performance characteristics.Parlikkad Naren Rajan, Chambrey Stéphane, Fongarland Pascal, Fatah Nouria, Khodakov Andrei, Capela Sandra, Guerrini Olivier, Fuel, vol. 107, pg. 254-260 (2013)
  • N. Fatah et C. Pierlot Nouvelle méthode d’analyse et de compréhension du comportement des poudres cohésives et non cohésives, N.  Fatah et C. Pierlot , Technologie des Poudres et Matériaux Frittés 96, 8p,  2009.
  • N. Fatah, S. Péres Galan, A. Khodakov et A. Griboval-Constant, Etude de l’attrition des catalyseurs Cobalt/Alumine pour  les réacteurs  Fischer-Tropsch Slurry, Récents Progrès en Génie des Procédés, 2-910239-72-1, Ed. Lavoisier, Paris, 98 (2009) 6.
  • N. FATAH ET J. GRIMBLOT, Intégration de l’enseignement numérique multimédia dans le cursus de formation des ingénieurs de l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL), Récents Progrès en Génie des Procédés, 2-910239-72-1, Ed. Lavoisier, Paris,98 (2009) 6.
  • O. GUERRINI , G. BASSIL, G. BOISSONNET,  S. CAPELA, S. CHAMBREY, N. FATAH, P. FONGARLAND, A. JARRY, T. JAYABALAN, J. JOSE, A. KHODAKOV, B. MARCHAND, V. MAMBRE1, I. MOKBEL, M. PALE, P. PRE, A. ROCHEREAU, A. SETIER, “Towards a green natural gas production from syngas through biomass gasification”, Proceedings of the 18th EU BC&E,ISBN 978-88-89407-56-5, 2010.
  • D. TURKI and N. FATAH,  The effect of consolidation forces for different powders types of the Geldart’s Classification, Récents Progrès en Génie des Procédés, N° 101 – 2-910239-75-6, Ed. SFGP- Lavoisier, Paris, France, 2011.
  • P. R. NAREN, P. FONGARLAND, N. FATAH, A. KHODAKOV, S. CAPELA, Y. KARA AND O. GUERRINI, Simulation of Fixed Bed Methanator: Performance and thermal runaway characteristics, Récents Progrès en Génie des Procédés, N° 101 –2-910239-75-6, Ed. SFGP- Lavoisier, Paris, France, 2011.
  • S. Chambrey, N. Fatah, P. Fongarland, O. Guerrini, A. Khodakov P.R. Naren and S. Capela,  Kinetic study and modeling of fixed bed catalytic reactor for Bio-methane production from biomass gasification, SynFuel2012 Symposium, 29-30 June 2012, Munich, Germany.
  • N. Fatah,  A. Khodakov, Modélisation numérique de la rupture et de l’endommagement des particules de catalyseurs cobalt/alumine lors de la synthèse Fischer-Tropsch Slurry, 2012 – 7ème colloque Science et Technologie des Poudres 4 -6 juillet 2012- Toulouse (France)
  • Kinetic investigation of carbon monoxide hydrogenation under realistic conditions of methanation of biomass derived syngas, J. Zhang, S. Chambrey, N. P. Narren, N. Fatah, P. Fongarland, S. Capela, Y. Kara, O. Guerrini, A. Y. Khodakov, The 10th Natural Gas Conversion Symposium (NGCS), Quatar (Doha) 2 -7 mars 2013.
  • Kinetic investigation of carbon monoxide hydrogenation under realistic conditions of methanation of biomass derived syngas, J.Zhang, S. Chambrey, N. P. Narren, N. Fatah, A.  Khodakov, P. Fongarland, S. Capela, Y. Kara, O. Guerrini, EGATEC 2013, 30-31 mai Paris, « PRIX MEILLEUR POSTER »
  • Methanantion of syngas: Reactor choices and operating window, P. R. Naren, P. Fongarland, N. Fatah, A. Khodakov, S. Capela, Y. Kara and O. Guerrini, CAMURE-8, May 22-25, Naantali, Finland (2011)
  • N. FATAH, Coulabilité sous contraintes : étude comparative des tests de cisaillement, Journées thématiques de la SFGP, Caractérisation des Poudres et Milieux texturés Novembre 2012 UTC Compiègne

ANNEXES

PLATE-FORME :PROCEDES ET TECHNOLOGIE DES POUDRES

Dans de nombreux procédés industriels, les solides divisés sont manipulés, cela implique une meilleure connaissance de leur propriétés physiques et d’écoulement soit pour le contrôle qualité des poudres, l’optimisation des procédés et le  dimensionnement des équipements de manutention des poudres ou tout simplement pour la maîtrise de leur élaboration.

  • Compréhension des phénomènes d’agglomération et de désagglomeration des poudres - corrélation entre les propriétés d’écoulement  et hydrodynamiques des poudres – effet de la texture sur le comportement catalytique - maîtrise de l’analyse granulométrique et morphologique des poudres, développement des tests de coulabilité pour les poudres très cohésives,

Exemples de solides :Talc, Al2O3, Si, SiO2, poudre de verre, CaCO3, CaO, Fe3O4, TiO2, FCC, Peptides hemiques, produits pharmaceutique, sel, beurre, colorants, polymères, SiC, catalyseurs (Co/SiO2, Co/Al2O3, Co,Ru/ SiO2..), C, Gypse etc … 

 

1-Techniques de caractérisation des propriétés physiques des poudres

  • Pycnomètre à hélium (Micromeritics, ACCUPYC 1330) : mesure de la masse volumique réelle. Technique modulable: très faible et grande quantité de poudres.
    • Analyseur automatique de l’adsorption des gaz (Micromeritics) : physisorption (ASAP 2010) – analyse de la texture dans le domaine des micropores et des mésopores
    • Granulomètre laserMALVERN 3000 gamme de mesure : 0.02 µm à 2 mm: distribution granulométrique et diamètre des particules: analyse en voie sèche et en voie humide.
    • Analyse granulométrique et morphologique des poudres par acquisition et traitement d’image (logiciel OPTIMAS).
    • Microscope optique ZEISS couplé à une platine chauffante : contrôle et cinétique de la dégradation ou changement de phase du solide à haute température
    • Porosimètre à mercure Micromeritics (AutoPore III): analyse de la texture dans le domaine des macropores et des mésopores

     

    • Exemples d’applications:

-Influence  de  la granulométrie des poudres : élaboration,  dégradation, granulation, abrasion, prise en masse, fragmentation, ébrèchement…etc

-Recherche de la taille optimale des poudres : mise en forme des poudres par spray drying, meilleure coulabilité ..etc

-Influence des propriétés physiques des poudres sur le phénomène d’attrition des particules dans les procédés de combustion, méthanation, transport pneumatique, réaction, vieillissement ..etc

-Analyse des propriétés physiques des poudres microniques  et nanométriques pour les microréacteurs…etc

-Influence morphologique des poudres sur le phénomène d’attrition en transport pneumatique

 

2-Techniques de caractérisation des propriétés d’écoulement (rhéologie) des  poudres

  • Test de mesure de la consolidation des poudres : estimation de la contrainte de compression (phénomène « caking »), contrôle de la dégradation des poudres sous contraintes …etc
  • Test de mesure de l’angle de glissement (rugosité de la surface  du test variable) : quantifie, classe, contrôle et compare le type d’écoulement des poudres.
  • Test de mesure de l’angle de talus adapté aux poudres cohésives et non cohésives : quantifie, classe, contrôle et compare le type d’écoulement des poudres.
  • Test de mesure de la dispersibilité (volatilité) suivant la méthode de Carr : quantifie et contrôle la dispersibilité des poudres (mesure de la quantité de   poudres en suspension dans l’air)
  • Test de mesure de tassement (masse volumique tassée et non tassée) adapté aux  faibles et grandes quantités de poudres : quantifie, classe, contrôle et compare le type d’écoulement des poudres.
  • Test de mesure de l’appréciation de l’aptitude à l’écoulement des poudres avec une batterie de silo : qualifie, classe, contrôle et compare le type d’écoulement des poudres.
  • Cellule de cisaillement des poudres : cellule de Schulze et cellule de Freeman :
    • Quantifie, classe, contrôle et compare le type d’écoulement des poudres.
    • Dimensionnement  de silos
    • Mesure la cohésion des poudres

ENROBAGE EN VOIE SECHE (MECANOSYNTHESE ET MECANOFUSION)

On a structuré depuis quelques années  une démarche innovante en s’appuyant sur une rupture technologique des procédés pour la synthèse des catalyseurs sans solvant. Un gain d’énergie et une réduction du nombre d’étapes de synthèse s’en suivent. La maitrise de l’élaboration de catalyseurs à propriétés contrôlées représente un véritable défi. Les performances physico-chimiques des solides ne sont plus les seuls facteurs de choix d’un matériau car d’autres exigences sont à prendre en considération comme par exemple la résistance mécanique, la résistance thermique, la coulabilité des poudres, la maitrise des énergies de surface, la réduction des étapes de préparation des solides, la diminution notable de l’utilisation des solvants, etc.

L’objectif de cet axe de recherche est de mettre en place un programme ambitieux et novateur à l’échelle du laboratoire suivant un processus pluridisciplinaire et cibler différents verrous scientifiques :développement de procédé « en voie sèche » adapté aux catalyseurs FT, augmenter les performances catalytiques, description des mécanismes de cohésion, d’adhésion et de diffusion autour et dans la structure poreuse, description et écriture de modèles physiques et procédés, validation des modèles et extrapolation à l’échelle industrielle.

Le développement de nouveaux procédés « Procédés Vert » pour la préparation de catalyseurs supportés à base de cobalt présente un défi économique, environnemental et sociétal.

Exemple d’étude  (Thèse de Lu Mengnam en cours): ce travail cible l’élaboration de catalyseur (Co/Alumine) à l’aide d’un procédé non conventionnel. Le procédé d’enrobage par mécanofusion consiste à déposer sur un support une ou plusieurs couches de fines particules en voie sèche sans solvant.

Le procédé de synthèse de solide en voie sèche «mécanofusion» semble être une technologie très prometteuse pour la création de nouveaux matériaux à propriétés fonctionnelles, mécaniques et d’écoulement plus contrôlées. Le principe de cette technologie consiste à mélanger deux ou plusieurs matériaux sous l’action d’une haute énergie mécanique par phénomènes d’impact, de cisaillement et de fusion  entre un support et plusieurs types de fines particules:

  • Support : particule « hôte » (host particle),  particule de taille supérieure à environ 100 µm qui servira de support (exemple : alumine) pour le ou les poudres à propriétés fonctionnelles (résistance mécanique) et réactionnelles (sites actifs).
  • Sites réactifs : particules « invitées » (guest particle) : matériaux de taille micronique ou nanométrique à grande surface spécifique jouant le rôle de site à propriétés contrôlées.
    • Réactifs : matériaux de taille micronique ou  nanométrique et à grande surface spécifique jouant le rôle de site actif (exemple : Cobalt)
    • Réactifs : Dopant,  dépôt de faible quantité d’un ou plusieurs éléments (Exemples : Ru, Rh, K, Na, Cu…) qui permet de promouvoir l’activité et/ ou la sélectivité de la phase active.

Chaque matériau introduit est dispersé dans le procédé de mélange suivant le processus d’interaction entre particules invitées et surface du support par agglomération, cisaillement et fusion. Nous souhaitons par cette méthode obtenir des matériaux composites qui peuvent répondre aux différentes exigences des réacteurs FT.

Ce projet vise à mettre au point/adaptation du procédé vert (mécanofusion) à la synthèse de catalyseur FT (faible quantité de catalyseur). De même, ce projet a pour objectif une meilleure compréhension des phénomènes liés aux interactions physico-chimique lors de  l’enrobage.

 

PHENOMENE D’ATTRITION DES PARTICULES

Cet axe de recherche a pour but d’approfondir les connaissances des divers mécanismes mis en jeu dans le processus d’attrition (résistance mécanique des poudres).

Le phénomène d’attrition est complexe. En pratique, trois mécanismes  de dégradation des particules initiales sont observés: abrasion, fragmentation ou ébrèchement.

Exemple :Etude de l’attrition de catalyseurs Cobalt/Alumine pour  les réacteurs  Fischer-Tropsch Slurry :

Les réacteurs Fischer Tropsch slurry (FTS) sont appréciés par le bon mélange gaz-solide-liquide et l’isothermicité de ce milieu triphasique. Cependant, l’attrition des particules dans un tel procédé semble poser un problème au cours de la synthèse FTS. Nos  travaux ont montré que les phénomènes d’attrition en réacteur slurry par exemple pour les catalyseurs Co/Al2O3 sont très complexes car plusieurs paramètres influent sur la dégradation des particules (depuis la préparation du catalyseur jusqu’à la synthèse FT). Pour mieux comprendre l’attrition des catalyseurs Co/Al2O3 en FTS, on a découplé l’influence de la méthode de préparation du catalyseur (imprégnation, séchage et calcination) de l’influence chimique. Les résultats indiquent une nette dégradation des particules sous l’action des contraintes thermiques surtout lors de la calcination. Il faut souligner qu’il existe une forte corrélation entre l’effet de la température et les caractéristiques mécaniques du support

 

Dégradation des catalyseurs (Co/Al2O3) sous contraintes thermiques

PUBLICATIONS

PUBLICATIONS

Dans la base de données : 11

  • 2017

  • New shearing mechanical coating technology for synthesis of alumina-supported cobalt Fischer–Tropsch solid catalysts.
    Lu Mengnan, Fatah Nouria, Khodakov Andrei Y.
    J. Mater. Chem. A, vol. 5, pg. 9148-9155 (2017) DOI
     
  • 2016

  • Solvent-free synthesis of alumina supported cobalt catalysts for Fischer–Tropsch synthesis.
    Lu Mengnan, Nouria Fatah, Andrei Khodakov.
    Journal of Energy Chemistry, vol. 25(6), pg. 1001 (2016) DOI
     
  • Effect of silicon source on the crystallization temperature of the cordierite.
    Hanaa Hajjou, Latifa Saâdi, Mohamed Waqif, Nouria Fatah.
    J. Mater. Environ. Sci., vol. 7 (1), pg. 176-186 (2016)
     
  • 2015

  • The impact of consolidation and interparticle forces on cohesive cement powder.
    Turki Djamel, Fatah Nouria, Saidani Messaoud.
    International Journal of Materials Research, vol. 106, pg. 1258-1263 (2015) DOI
     
  • 2014

  • Use of experimental designs to optimize fluidized bed granulation of maltodextrin.
    Ziyani Layella, Fatah Nouria.
    Advanced Powder Technology, vol. 25, pg. 1069-1075 (2014) DOI
     
  • 2013

  • Kinetic investigation of carbon monoxide hydrogenation under realistic conditions of methanation of biomass derived syngas.
    Zhang Jie, Fatah Nouria, Capela Sandra, Kara Yilmaz, Guerrini Olivier, Khodakov Andrei Y.
    Fuel, vol. 111, pg. 845-854 (2013) DOI
     
  • Modeling of fixed bed methanation reactor for syngas production: Operating window and performance characteristics.
    Parlikkad Naren Rajan, Chambrey Stéphane, Fongarland Pascal, Fatah Nouria, Khodakov Andrei, Capela Sandra, Guerrini Olivier.
    Fuel, vol. 107, pg. 254-260 (2013) DOI
     
  • 2011

  • Damage in Agitated Vessels of Large Visco-Elastic Particles Dispersed in a Highly Viscous Fluid.
    Bouvier Laurent, Moreau Anne, Line Alain, Fatah Nouria, Delaplace Guillaume.
    Journal of Food Science, vol. 76, pg. E384-E391 (2011) DOI
     
  • 2010

  • Description of consolidation forces on nanometric powders.
    Turki D., Fatah N.
    Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 27, pg. 555-562 (2010) DOI
     
  • 2009

  • Study and comparison of micronic and nanometric powders: Analysis of physical, flow and interparticle properties of powders.
    Fatah N.
    Powder Technology, vol. 190, pg. 41-47 (2009) DOI
     
  • 2008

  • Behavior and fluidization of the cohesive powders: agglomerates sizes approach.
    Turki D., Fatah N.
    Brazilian Journal of Chemical Engineering, vol. 25, pg. 697-711 (2008) DOI