Brevet FR2860781A1 — publié le 20050415

Procédé de fabrication de gaz de synthèse La présente invention concerne un procédé de fabrication de gaz de synthèse par oxydation partielle de charges hydrocarbonées dans une flamme. Les charges hydrocarbonées pouvant être retenues dans le cadre de l'invention incluent les naphtas, les kérosènes, les gazoles atmosphériques, les gazoles sous vide, les asphaltes, les résidus de viscoréduction, les gaz de fours à coke, les corps gras d'origine végétale ou animale, les esters de corps gras, et les mélanges de ces différents corps. On notera que certaines charges, dites hydrocarbonées, contiennent en fait de petites quantités de l'élément oxygène. Il s'agit des corps gras et des produits dérivés. Les gaz de synthèse obtenus dans le cadre de l'invention sont, selon la nature du gaz oxydant contenant de l'oxygène utilisé,des mélanges d'hydrogène et d'oxyde de carbone ou d'hydrogène,d'oxyde de carbone et d'azote, pouvant contenir d'autres corps. Les procédés connus de fabrication de gaz de synthèse par oxydation partielle dans une flamme consistent à alimenter un brûleur monté en partie amont d'un réacteur par une charge hydrocarbonée d'origine fossile, par un gaz oxydant contenant de l'oxygène et par un gaz modérateur de température de flamme. Le gaz modérateur le plus couramment utilisé est la vapeur d'eau et, parfois, du gaz carbonique. Les procédés les plus répandus, de type Shell ou Texaco, présentent l'inconvénient de 20 conduire à la formation de suies, dans le cas de l'oxydation partielle de charges hydrocarbonées liquides. La présente invention a précisément pour objectif de réduire la production de suies dans ce type de procédé. Cet objectif est atteint dans la présente invention en prévoyant -d'utiliser comme corps de départ une charge hydrocarbonée, notée (C), pouvant contenir de petites quantités d'autres éléments que C et H, un gaz oxydant, noté (D), contenant de l'oxygène, un additif organique oxygéné, noté (F), pouvant contenir de petites quantités d'autres éléments que C, H et O, un fluide modérateur de température de flamme, noté (W), constitué de vapeur d'eau ou, éventuellement de gaz carbonique, -d'alimenter un brûleur monté dans la partie amont d'un réacteur par les dits corps de départ (C), (D), (F) et (W), -d'enflammer les fluides sortant du brûleur, 2860781 -2- -de laisser la réaction se développer et de recueillir les produits formés dans la partie aval du réacteur. On notera que la différence essentielle entre le procédé selon l'invention et les procédés connus avec flamme, tels que les procédés TEXACO et SHELL, consiste dans l'ajout de l'additif organique oxygéné (F). Il en résulte que le réacteur de mise en oeuvre du nouveau procédé ne diffère des réacteurs connus que par les moyens nécessaires pour l'alimentation en additif organique oxygéné (F) et pour son mélange avec les autres corps de départ, moyens qui sont bien connus de l'homme de l'art. Il convient maintenant de préciser la nature de l'additif organique oxygéné. En premier lieu, l'additif doit contenir au moins un constituant de formule générale CXHyOZ, avec x, y, z supérieurs ou égaux à 1. De manière plus précise, il est recommandé d'utiliser des corps de la famille des alcools, des cétones ou des éthers. Dans la famille des alcools, on peut citer, de manière non limitative, le méthanol, 15 l'éthanol, l'alcool tertiobutylique ou TBA, la glycérine. Parmi ces corps, l'emploi d'une solution aqueuse d'éthanol, issue de la fermentation éthanolique de la biomasse, apparaît intéressant à deux titres: -d'une part, cela contribue à remplacer, au moins partiellement, une matière première fossile par une matière première renouvelable d'autre part, la solution peut être utilisée en l'état, sans qu'il soit nécessaire de procéder à sa distillation, ce qui entraîne une économie d'énergie significative. La glycérine provient également de matières premières renouvelables, puisqu'elle est obtenue par transestérification de corps gras d'origine végétale ou animale. Le mélange de n-butanol, d'acétone, d'éthanol et d'isopropanol, issu de la fermentation acétono-butylique, est également un additif oxygéné d'origine naturelle. Parmi les cétones, l'acétone est disponible sur les marchés comme sousproduit d'autres fabrications. Les éthers incluent, de manière non limitative, le DME, le MTBE, l'ETBE, le TAME, le diglyme, le dihexyléther. De façon à éclairer au mieux les conditions d'application de l'invention, on va 30 maintenant présenter quelques exemples opératoires. Les essais ont été réalisés dans un réacteur de laboratoire en alumine, muni d'un brûleur Wickbold modifié, avec allumage par flamme pilote. Les essais ont été conduits à une pression un peu supérieure à la pression atmosphérique. Les quantités de suies formées ont 2860781 -3- été évaluées par une méthode visuelle qualitative en comparant les résultats obtenus avec ajout de l'additif organique oxygéné et ceux obtenus sans additif. Dans tous les cas, les principaux produits formés sont le monoxyde de carbone, l'hydrogène et le gaz carbonique. EXEMPLE 1 On alimente le réacteur par une essence commerciale sans plomb, d'indice d'octane 98, contenant des additifs organiques oxygénés, par de l'oxygène et par de la vapeur d'eau. On utilise des rapports massiques 02: charge = 1,25 et vapeur d'eau: charge = 0,4. 10 On compare les résultats obtenus avec l'essence sans plomb et avec un super commercial sans additifs oxygénés. On observe une quantité de suies moindre avec l'essence sans plomb qu'avec le super. EXEMPLE 2 On alimente le réacteur par un gazole commercial, de l'oxygène, de l'éthanol et de la vapeur d'eau, dans les rapports massiques 02: charge = 1,17; vapeur d'eau: charge = 0,45; éthanol: charge = 4,5 % . La quantité de suies formées est inférieure à celle obtenue en l'absence d'éthanol. EXEMPLE 3 On alimente le réacteur par un mélange d'ester méthylique de colza et de glycérine, issu de la transestérification d'huile de colza, par de l'oxygène et par de la vapeur d'eau, avec les rapports massiques suivants: glycérine: ester = 0,1; 02: ester = 1,17; vapeur d'eau: ester = 0,45. La quantité de suies formées est inférieure à celle obtenue en l'absence de glycérine. -4 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de gaz de synthèse par oxydation partielle dans une flamme d'une charge hydrocarbonée (C) pouvant contenir d'autres éléments que C et H par un gaz oxydant (D) contenant de l'oxygène, en présence d'un gaz modérateur constitué de vapeur d'eau (W), caractérisé en ce qu' -on alimente un brûleur monté dans la partie amont d'un réacteur par la charge hydrocarbonée (C), par le gaz oxydant (D), par la vapeur d'eau (W) et par un additif 10' organique oxygéné (F) pouvant contenir d'autres éléments que C, H et O, - on enflamme les fluides sortant du brûleur, - on laisse la réaction se développer et on recueille dans la partie aval du réacteur les produits formés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'additif organique oxygéné 15 (F) contient au moins un constituant de formule CX Hy OZ, avec x, y, z supérieurs ou égaux à 1. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'additif organique oxygéné (F) contient au moins un constituant de la famille des alcools, des cétones ou des éthers. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz modérateur est de la vapeur d'eau (W) et l'additif organique oxygéné (F) est de l'éthanol, provenant d'une solution aqueuse d'éthanol, issue de la fermentation éthanolique de biomasse. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que 25 l'additif organique oxygéné (F) est du glycérol. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à3,caractérisé en ce que l'additif organique oxygéné (F) est un mélange de n-butanol, d'acétone,d' éthanol et d'isopropanol, issu de la fermentation acétonobutylique de biomasse.