Brevet FR3072966A1 — publié le 20190503

SYSTEME DE PRODUCTION D'UN HYDROCARBURE DE SYNTHESE A CONVERSION ELEVEE AVEC VALORISATION DES GAZ ET A VIEILLISSEMENT MAITRISE La présente invention concerne un système de production d'hydrocarbure de synthèse de formule CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15, avec un taux de conversion en hydrocarbure de synthèse supérieur à 90% et avec valorisation des gaz, à partir des réactions catalytiques de Sabatier et/ou Fischer-Tropsch. Elle est relative à un système de production d'hydrocarbure de synthèse à partir d'un réacteur-échangeur en utilisant une boucle de circulation de fluide à débit régulé, permettant d'augmenter le temps de séjour dans le réacteur-échangeur afin d'obtenir en sortie un hydrocarbure de synthèse très concentré, de préférence à une teneur supérieure à 90%, même lorsque l'activité de catalyseur est faible et de valoriser les gaz non traités. L'invention concerne particulièrement un système de production du méthane de synthèse avec un taux de conversion supérieur à 90% obtenu à partir de l'hydrogénation catalytique du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, ledit taux de conversion étant inchangé même lorsque le vieillissement du catalyseur est prononcé et est obtenu via la régulation du débit et en jouant sur différents leviers à savoir : la température de la réaction, la pression du fluide, la quantité du gaz valorisé. Plus particulièrement, la présente invention concerne un système de production du méthane de synthèse avec un taux de conversion supérieure à 90% en méthane dimensionné pour fonctionner sur une large plage de fonctionnement en termes de débit de façon à supporter un débit de circulation de plus en plus important au fur et à mesure du vieillissement du catalyseur de manière à compenser la baisse de l'activité dudit catalyseur par un temps de séjour plus important. La méthanation est un procédé industriel de conversion catalytique du dihydrogène et du monoxyde de carbone et/ou du dioxyde de carbone en méthane et en eau via la réaction d'hydrogénation catalytique. Elle peut aussi être utilisée pour produire du méthane de synthèse ou autres hydrocarbure de synthèse à partir de la production excédentaire d'électricité. Le Fischer-Tropsch est un procédé fait intervenir la catalyse de monoxyde de carbone et d'hydrogène en vue de les convertir en hydrocarbure, notamment le méthane. L'invention du procédé Fischer-Tropsch remonte à 1923, date qui correspond à la date de dépôt du premier brevet attribuée à deux chercheurs allemands, Franz Fischer et Hans Tropsch. La réaction de Sabatier, Découverte en 1912 par Sabatier, implique la réaction du dihydrogène et du dioxyde de carbone à des températures et des pressions élevées en présence d'un catalyseur afin de produire du méthane et de l'eau. A ce jour, la réaction de Sabatier de Fischer-Tropsch permet de faire de la méthanation catalytique. Cette méthanation reçoit à ce jour un intérêt grandissant pour son application aux procédés de stockage d'énergie électrique nécessaires au développement des énergies renouvelables comme l'éolienne et/ou le solaire. Sa mise en oeuvre requiert le développement d'un système de production innovante répondant au cahier des charges de cette application car la réaction d'hydrogénation catalytique de Sabatier ou de Fischer Fischer-Tropsch est une réaction exothermique qui a lieu à des températures et des pressions sensiblement élevées en présence d'un catalyseur. Le scénario qui décrit précisément la trajectoire possible pour réduire d'un facteur quatre nos émissions de gaz à effet de serre et se défaire de notre dépendance aux énergies fossiles et fissiles à l'horizon 2050 estime que la méthanation pourrait permettre, dans un avenir proche, 2 d'utiliser le méthane de synthèse comme vecteur de stockage et de transport de l'électricité d'origine renouvelable, produite de plus en plus massivement. Cette électricité sera convertie en hydrogène (par électrolyse de l'eau) qui, combiné à du dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone, produirait d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, injectable 5 dans les réseaux de distribution et dispositifs de stockage existants. De tels projets sont développés par divers opérateurs gaziers. Il est également envisagé d'utiliser la méthanation pour réduire le dioxyde de carbone émis par les cimenteries, en le combinant à de l'hydrogène obtenu par électrolyse à partir d'électricité décarbonée. 10 La technologie utilisée à ce jour pour la méthanation consiste à introduire en entrée d'un réacteur-échangeur catalytique, du dihydrogène produit par l'électrolyse de l'eau et/ou d'un mélange hydrogène/monoxyde de carbone (par gazéification d'une matière organique : biomasse, charbon, etc.), et du dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone et de récolter en sortie dudit réacteur-échangeur de l'eau et du méthane. Industriellement, ce procédé permet la 15 production du méthane de synthèse avec un rendement de conversion en méthane démontré à ce jour sur site industriel de l'ordre de 55%. Cette teneur insuffisante en méthane de synthèse ne permet pas de couvrir le large panel d'avantage qu'offre la méthanation comme décrit ci-avant. Un grand besoin d'améliorer ce rendement se fait donc sentir. En effet, obtenir cette conversion de 55% en méthane est déjà complexe du fait du catalyseur qui perd son activité (vieillissement) 20 au fur et à mesure de son utilisation rendant le système incapable de maintenir les performances ; celles d'obtenir un fluide riche en méthane de qualité requise. Par ailleurs, la récupération de chaleur permet d'augmenter le rendement énergétique global jusqu'à 85-89%. La chaleur ainsi récupérée peut être valorisée pour couvrir les besoins de l'industrie, l'alimentation des réseaux de chauffage urbain ou encore la cogénération d'électricité. Toutefois, ce rendement 25 reste insuffisant. Un des problèmes majeurs rencontrés par les systèmes de production d'un hydrocarbure comme le méthane via la méthanation catalytique est celui d'obtenir une conversion importante en méthane afin d'obtenir en sortie un fluide riche en méthane et compatible avec l'utilisation souhaitée, par exemple une injection réseau ou une application mobilité. 30 De la publication US 2017 241338 est connu un système de production du méthane couplé à un système de production d'énergie par centrale à gaz comprenant un réacteur-échangeur catalytique pour la méthanisation, un ou plusieurs composant(s) adapté(s) pour le refroidissement du fluide, un échangeur de chaleur pour récupérer la chaleur, un compresseur adapté pour comprimer le gaz. Le méthane produit par le réacteur-échangeur est directement 35 utilisé pour alimenter la turbine. La teneur en gaz combustible est enrichie grâce à la récupération de chaleur. Cependant, le système décrit n'est pas un système de méthanation et la teneur en méthane produite reste faible. Dans ce réacteur, le méthane est produit en faisant passer le gaz combustible dans une succession de réacteur-échangeur de méthanisation, y compris postméthanisation, et donc une forte consommation d'énergie, une forte dégradation de la durée de 40 vie du catalyseur et un taux des gaz non transformés important. Un des problèmes techniques qui se pose pour la production d'un hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane, avec les réactions de Fischer-Tropsch ou de Sabatier est de réduire le taux de gaz non transformés, de valoriser ces gaz afin d'améliorer le taux de conversion en méthane. 45 Un autre problème technique qui se pose pour la production d'un hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, avec les réactions de Fischer-Tropsch ou de Sabatier est le 3 maintien de la pureté de l'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse en sortie du réacteur-échangeur à une teneur supérieure à 90% malgré le vieillissement du catalyseur. Le dimensionnement et la disposition des différents moyens techniques constituant le système de production de l'hydrocarbure le (méthane) parait donc nécessaire pour faire 5 fonctionner le système sur une large plage de fonctionnement en termes de débit de manière à supporter un débit fluide de plus en plus important au fur et à mesure du vieillissement du catalyseur. Le but de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients par la fourniture d'un système de production d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, très concentré 10 avec une teneur accrue en hydrocarbure d'au moins 90%, de préférence 95%, à partir des réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier via une boucle de circulation et de valorisation de fluide capable de valoriser les gaz non convertis en les faisant circuler dans ladite boucle, ladite boucle comprenant différents moyens techniques dimensionnés et disposés pour faire fonctionner le système sur une large plage de fonctionnement en termes de débit de manière à 15 supporter un débit recyclé de plus en plus important au fur et à mesure du vieillissement du catalyseur. Dans la description qui suit, les termes suivants auront la définition suivante : - Moyens de régulation: désignent l'ensemble des moyens matériels et techniques permettant de maintenir chaque grandeur physique essentielle égale à une valeur 20 désirée, appelée consigne, par action sur une grandeur réglante, et ce, malgré l'influence des grandeurs perturbatrices de la conversion catalytique comme la perte de l'activité du catalyseur. - Circulation : désigne la circulation du fluide en vue de sa conversion catalytique. - Valorisation : désigne la circulation d'une partie du fluide non converti résultant de la 25 réaction de méthanation en hydrocarbure. Le fluide non converti en hydrocarbure est injecté dans le réacteur-échangeur dans le but d'améliorer le taux de conversion en hydrocarbure, notamment en méthane. - Boucle réactionnelle : désigne une boucle comprenant plusieurs éléments capables de produire d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, par la 30 réaction de méthanation et dans laquelle a lieu les différents mécanismes réactionnels de méthanation. - Boucle réactionnelle de circulation : boucle ayant simultanément les fonctions de circulation, de valorisation et de boucle réactionnelle. L'invention a pour objet un système de production d'hydrocarbure de synthèse de formule 35 CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15, a conversion élevée, supérieure à 90%, avec valorisation d'au moins un fluide et a vieillissement maitrise, à partir des réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier, comprenant au moins une source de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et au moins une source de dihydrogène, lesdites sources étant capable de produire et d'injecter lesdits fluides dans une boucle réactionnelle de circulation adaptée à la circulation et à 40 la valorisation des fluides avec un débit régulé tenant compte de la nature du catalyseur, les fluides circulant dans ladite boucle étant constitué d'un mélange de dihydrogène, de monoxyde de carbone et/ou de dioxyde de carbone, des hydrocarbures et d'autres gaz, ladite boucle réactionnelle de circulation comprenant : - des moyens de circulation et de valorisation des fluides, 45 - des moyens de régulation de débit capable de réguler le débit de fluide dans la boucle, - au moins un réacteur-échangeur adapté pour les réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier, notamment pour la réaction d'hydrogénation catalytique du dioxyde de carbone 4 et/ou du monoxyde de carbone en méthane de synthèse, en vapeur d'eau et autres gaz, ledit réacteur-échangeur comprenant au moins une entrée de fluide réactif et au moins une sortie de fluide, au moins un condenseur, relié au réacteur-échangeur via les moyens de circulation (10), 5 capable de séparer et d'évacuer la vapeur d'eau résultant de la réaction de Fischer- Tropsch et/ou de Sabatier des autres gaz, ledit condenseur comprenant au moins une entrée de fluide résultant du réacteur-échangeur et deux sorties de fluide dont l'un comprenant au moins un moyen récupération de la vapeur d'eau produite et l'autre destinée à la circulation du fluide non séparé dans boucle via les moyens de circulation, 10 - au moins un séparateur, relié au condenseur via les moyens de circulation-recirculation, capable de séparer et d'évacuer l'hydrocarbure résultant du condenseur des autres gaz, ledit séparateur comprenant une entrée de fluide réactif et deux sorties de fluide réactif dont l'un comprenant au moins un moyen de récupération d'hydrocarbure produit et l'autre assurant la continuité de la boucle par la circulation et la valorisation du fluide 15 réactif non séparé, - au moins un compresseur, relié au séparateur et au réacteur-échangeur via les moyens de circulation et de valorisation, capable de valoriser et de faire circuler le fluide réactif non séparé de la boucle avec un débit adapté de manière à assurer la continuité de la réaction d'hydrogénation catalytique et compenser les pertes de charges résultant des différents 20 équipements de la boucle, ledit compresseur comprenant une entrée et une sortie de fluide. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la boucle réactionnelle de circulation comprend en outre : - au moins un mélangeur capable de mélanger le fluide réactif circulant dans ladite boucle 25 réactionnelle de circulation. - Au moins un échangeur de chaleur capable de refroidir, d'éviter la condensation et porter les gaz circulant dans la boucle à une température opérationnelle prédéterminée, Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la boucle réactionnelle de circulation comprend en outre : 30 au moins un capteur de température capable de contrôler la gestion de la température dudit échangeurs et/ou du réacteur-échangeur. - Au moins un capteur de débit capable de contrôler, de réguler et gérer de manière autonome les débits de fluide réactif circulant dans la boucle et le débit de fluide venant des différentes sources et entrant dans la boucle afin de respecter la stoechiométrie 35 voulue en entrée du réacteur-échangeur. Avantageusement, la source de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone est directement reliée en amont du condenseur et la source de dihydrogène est directement reliée en amont du réacteur-échangeur. Avantageusement, la source de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et la source 40 de dihydrogène sont directement reliées en amont du réacteur-échangeur ou en amont condenseur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation entre la sortie du réacteur-échangeur et l'entrée du condenseur est un mélange comprenant au moins un 45 hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du dihydrogène et des vapeurs d'eau et, 5 - le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation entre la sortie du condenseur et l'entrée du séparateur est un mélange comprenant au moins un hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et du dihydrogène, - le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation entre la sortie du 5 compresseur et l'entrée du réacteur-échangeur est un mélange comprenant au moins un hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du dihydrogène et éventuellement des vapeurs d'eau et autre gaz. Avantageusement, les différents moyens constituant la boucle réactionnelle sont adaptés, en termes de contrainte mécanique, pour pouvoir fonctionner avec un débit de fluide ajustable en 10 fonction du taux de conversion. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la boucle réactionnelle comprend au moins un moyen de mesure de débit couplé à un moyen de calcul, lesdits moyens étant capables de réguler le débit du fluide circulant dans ladite boucle de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, en sortie à une teneur supérieure à 90%. 15 Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la boucle réactionnelle comprend au moins un moyen de mesure du taux de conversion catalytique couplé au moyen de calcul, lesdits moyens étant capables d'évaluer le vieillissement du catalyseur et de réguler le débit du fluide circulant dans ladite boucle de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, en sortie à une teneur supérieure à 90%. 20 Le système de production d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane selon l'invention présente l'avantage d'être dimensionné pour pouvoir fonctionner sur une large plage de fonctionnement en termes de débit, ce qui permet de supporter un débit de circulation et de valorisation de plus en plus important au fur et à mesure du vieillissement du catalyseur et de compenser la baisse de l'activité de ce dernier par un temps de séjour du fluide réactif plus 25 important dans la boucle. La variation de débit de circulation et de valorisation de fluide permet de conserver un taux de conversion en méthane supérieur à 90% tout en compensant le vieillissement du catalyseur par une circulation et par une valorisation, et donc un temps de séjour plus important du fluide dans la boucle. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description 30 détaillée qui suit et à l'étude des modes de réalisations particuliers pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du système de production d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse selon l'invention ; - la figure 2 est un mode de réalisation du système de production du méthane de synthèse 35 selon l'invention ; - la figure 3 est un autre mode de réalisation du système de production du méthane de synthèse selon l'invention ; - la figure 4 est une courbe mettant en évidence la perte d'activité du catalyseur du système de production du méthane de synthèse selon l'invention, et la compensation en 40 débit nécessaire pour la compenser. La figure 1 montre un système de production d'hydrocarbure de synthèse de formule CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15, a conversion élevée, supérieure à 90%, avec valorisation d'au moins un fluide et a vieillissement maitrise, à partir des réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier. Elle montre notamment un système de production du méthane de synthèse avec une pureté 45 supérieure à 90%, de préférence supérieure à 95% et à vieillissement maitrisé, à partir des réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier. Ce système comprend au moins une source (2) de 6 dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et au moins une source (3) de dihydrogène. Les deux sources sont capables de produire et d'injecter les fluides (dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone, dihydrogène et éventuellement d'autres gaz réactifs favorisant la méthanation), dans une boucle réactionnelle de circulation (1) de fluide. 5 Le dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone de la source (2) résulte soit d'une méthanisation et/ou d'une pyrogazéification et/ou d'autres sources capables de produire ces fluides réactifs compatibles pour une réaction de méthanation en présence d'un catalyseur. Le dihydrogène résulte soit de l'électrolyse de l'eau, soit des hydrocarbures et/ou d'autres procédés de production de ce fluide connus de l'état de la technique. 10 Avantageusement, La source (2) comprend du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et/ou d'hydrocarbure, notamment le méthane, de préférence à faible teneur issue soit d'une méthanisation soit de gazéification et comprend principalement 40% de dioxyde de carbone. Avantageusement, la source (3) comprend du dihydrogène et de l'eau, de préférence du 15 dihydrogène et de la vapeur d'eau. Les deux sources (2, 3) peuvent être mélangées ensemble ou bien avec un flux d'hydrocarbure, de préférence un flux de méthane. Les fluides réactifs issus des sources (1, 2) sont injectés dans la boucle réactionnelle de circulation-recirculation (1). Cette boucle (1) a la particularité de réaliser la réaction de 20 méthanation via la circulation du fluide à un débit autorégulé, de récupérer au moins 90%, de préférence au moins 98%, des vapeurs d'eau résultant de la méthanation et plus de 90% de méthane résultant de la réaction de méthanation, puis de faire circuler les fluides non transformés pour les valorisés et de nouveau effectuer une méthanation. La boucle (1) comprend plusieurs éléments dimensionnés pour fournir en sortie au moins 90% 25 d'hydrocarbure, de préférence au moins 90% de méthane de synthèse. Elle respecte donc un cahier de charge très exigeant pour obtenir une efficacité énergétique maximale en termes de réaction catalytique de méthanation. En référence à la figure 1, les fluides provenant de la source (2) et de la source (3) sont injectés dans la boucle réactionnelle de circulation (1) dans laquelle circule le fluide réactif avec un débit 30 autorégulé tenant compte de la nature du catalyseur et du taux de conversion en hydrocarbure, notamment en méthane de synthèse de la réaction de méthanation ; Le fluide injecté est constitué d'un mélange du dihydrogène, du monoxyde de carbone et/ou du dioxyde de carbone et d'autres gaz en vue notamment d'une réaction de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch. Au point d'injection desdits fluides dans la boucle (1) est installé un clapet antiretour (11) qui permet de 35 contrôler le sens de circulation des fluides entrant dans la boucle (1). La boucle (1) est dimensionnée sur la base d'une perte de température et/ou d'un gain de température entre le départ et le retour du fluide comme un des indices autorégulant le débit de fluide dans la boucle (1). La boucle réactionnelle de circulation (1) comprend principalement des moyens de circulation et 40 de valorisation (10) de fluide réactif et fluide non transformé, un réacteur-échangeur (4), un condenseur (5), un séparateur (8), un compresseur (9), des moyens de régulation de débit, des moyens de contrôle de la température, des moyens de contrôles de la teneur en hydrocarbure, des moyens de contrôle de l'activité du catalyseur, etc. Les moyens de circulation et valorisation (10) du fluide réactif et non transformé sont 45 dimensionnés pour faire circuler un flux de fluide autorégulé à des pressions comprises entre 1 bar et 500 bars. Ces moyens (10) sont regroupés spatialement pour limiter la longueur de la 7 boucle et maximiser le taux de conversion en hydrocarbure, notamment en méthane via la méthanation de Sabatier ou de Fischer-Tropsch. Avantageusement, ces moyens (10) comprennent des tuyauteries, des vannes et des brides, des clapets de retenue, des robinets d'arrêt, isolées véhiculant du fluide sur tous les éléments de la 5 boucle (1). Ces moyens (10) sont isolés au moyen d'une coquille ou d'un matelas. De préférence, l'épaisseur d'isolation est d'au moins 4 mm. Les clapets de retenue permettent d'éviter une inversion du sens de l'écoulement et le robinet d'arrêt permet d'isoler individuellement chaque circuit de la boucle pour pouvoir y effectuer éventuellement des travaux. Lorsqu'un moyen (10) de la boucle (1) alimente plusieurs branches ou éléments de la boucle (1), 10 chacune de ces branches comprennent au moins un organe d'équilibrage pour garantir une bonne circulation et valorisation des gaz dans toute la branche. Les moyens de régulation de débit sont des moyens automatiques, c'est-à-dire sans intervention humaine pour maintenir le débit à une valeur de consigne. Ces moyens de régulation capable de modifier ou d'améliorer la cinétique réactionnelle via par l'ajustage automatique du débit de 15 fluide dans la boucle (1) sur la base des pertes de température et/ou de gains de température entre le départ et le retour du fluide dans le réacteur-échangeur (4) et sur la base de la teneur en hydrocarbure en sortie du réacteur-échangeur (4). Avantageusement, les moyens de régulation sont du type PID (Proportionnel, Intégrateur, Dérivateur), c'est à dire à chaque instant on mesure l'erreur, qui est la différence entre la 20 consigne et la valeur observée, puis on calcule la dérivée de cette erreur, et son intégrale sur un certain intervalle de temps. Avantageusement, les moyens de régulation comprennent une vanne de régulation de débit, un distributeur hydraulique, un débitmètre massique, avec une sortie analogique ou numérique, avec une caractéristique Multi-Gaz / Multi-Gamme (25 gaz sélectionnables), une caractéristique 25 de régulation configurable, nombreuses options d'entrée/sortie personnalisables. Le réacteur-échangeur (4) est de préférence un réacteur-échangeur à plaque ou à tube calandre, ou millistructuré ou à nid d'abeille, etc. adaptée pour la réaction méthanation de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch, notamment pour la réaction d'hydrogénation catalytique du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone en méthane de synthèse, en vapeur d'eau et autres gaz. 30 II comprend au moins une entrée et au moins une sortie de fluide, et une entrée et une sortie de fluide caloporteur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, le réacteur-échangeur (4) est un réacteur de type réacteur adiabatique. Avantageusement, le réacteur-échangeur (4) est un réacteur-échangeur catalytique gaz / solide, 35 la phase solide pour le catalyseur et la phase gazeuse pour les réactifs et les produits de la réaction. Le catalyseur solide sert à augmenter la vitesse de la réaction et donc, lors de sa mise en oeuvre, il est important de considérer l'ensemble catalyseur avec ses caractéristiques essentielles à savoir son activité, sa sélectivité et sa stabilité. Il est également important de prendre en compte les phénomènes diffusionnels externes et internes au catalyseur qui pourraient diminuer 40 les qualités intrinsèques de la surface catalytique et donc la conversion. Avantageusement, le réacteur-échangeur (4) est un réacteur-échangeur catalytique structuré ou un réacteur échangeur à lit fixe. Il comprend des canaux pour la circulation de fluide réactif, lesquels sont remplis d'un catalyseur sous forme de poudre et/ou de grains et des canaux pour la circulation de fluide caloporteur. 45 L'introduction des fluides réactifs résultant des sources (2, 3) dans la boucle se fait soit juste au niveau de l'entrée du réacteur-échangeur, soit juste après la sortie de ce dernier. Pour réaliser ce 8 choix, il faut tenir compte de la composition des fluides provenant des sources, l'objectif étant d'entrer dans le réacteur avec une teneur en hydrocarbure, notamment en méthane et vapeur d'eau minimale afin d'être dans les conditions les plus favorables à la réaction de méthanation. Ainsi une source dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone contenant de l'eau devra, de 5 préférence, entrer en amont du condenseur (5) comme décrit dans la figure 2. Au contraire les sources dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone et de dihydrogène pures pourront être directement injectées dans la boucle juste en amont du réacteur (4). Le condenseur (5) permet de séparer et d'évacuer la vapeur d'eau résultant des réactions de Sabatier et/ou Fischer-Tropsch d'hydrocarbure (méthane) et des autres gaz. Le condenseur (5) est 10 relié au réacteur-échangeur (4) via les moyens de circulation et de valorisation (10). Il comprend principalement au moins une entrée de fluide résultant du réacteur-échangeur (4) et deux sorties de fluide dont l'un comprenant au moins un moyen de récupération de la vapeur d'eau produite (6) et l'autre destinée à la circulation du fluide non séparé dans boucle (1) via les moyens de circulation et de valorisation (10) (circulation du fluide non séparé en vue de l'injecter dans le 15 séparateur (8) pour la production d'hydrocarbure avec un pureté accrue). Selon l'invention, le condenseur (5) est dimensionné pour liquéfier de la vapeur d'eau. Le séparateur (8) est relié au condenseur (5) via les moyens de circulation et de valorisation (10). Il permet de séparer et d'évacuer l'hydrocarbure, notamment le méthane des autres gaz résultant du condenseur (5). Ce séparateur (8) comprend une entrée de fluide résultant du condenseur (5) 20 et deux sorties de fluide dont l'un comprend au moins un moyen de récupération (7) d'hydrocarbure pur produit par les réactions de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch et l'autre assurant la valorisation des fluides non transformés via les moyens de circulation et de valorisation (10) du fluide non séparé, ainsi est assuré la continuité de la boucle (1). Le fluide non séparé est injecté dans le compresseur (9) puis dans le réacteur-échangeur (4). 25 Avantageusement, le séparateur (8) est un réacteur-échangeur ou un purificateur de type séparation membranaire ou séparation par adsorption ou par inversion de pression. Le compresseur (9) est relié au séparateur (8) et au réacteur-échangeur (4) via les moyens de circulation et de valorisation (10). Il permet de valoriser et de faire circuler le fluide non séparé dans la boucle (1) avec un débit adapté de manière à assurer la continuité de la réaction 30 d'hydrogénation catalytique et de compenser les pertes de charges résultant des différents équipements de la boucle (1). Ce compresseur (9) comprend une entrée et une sortie de fluide et des moyens automatiques de régulation de la pression et/ou du débit. Le système de production d'hydrocarbure de formule CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15 selon l'invention fonctionne de la manière suivante : 35 Etape 1: des sources (2, 3) sont introduites dans un réacteur-échange (4), un fluide réactif comprenant un mélange de dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone et du dihydrogène. Via les moyens de circulation et de valorisation (10), ce fluide réactif est porté en entrée du réacteur-échangeur (4) à une pression de travail correspondant à la pression de fonctionnement du réacteur-échangeur (4), de ce fait, la circulation de ce fluide réactif dans le réacteur-échangeur 40 (4) déclenche, en présence du catalyseur, la réaction de méthanation catalytique de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch via l'hydrogénation catalytique du dioxyde de carbone ou du monoxyde de carbone en hydrocarbure de synthèse, notamment en méthane de synthèse, en vapeur d'eau et autres gaz. Etape 2 : les gaz en sortie du réacteur-échangeur (4) résultant de la réaction de méthanation 45 catalytique de Sabatier sont injectés dans le condenseur (5) via les moyens (10) pour séparer, liquéfier et récupérer la vapeur d'eau résultant de cette réaction de méthanation notamment les 9 réactions de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch. L'eau liquéfiée résultant est recueillie dans le moyen (6) adapté à cet effet. Les autres gaz résultant de la réaction de méthanation, y compris le l'hydrocarbure, notamment le méthane, et les vapeurs d'eau non liquéfiée, sont injectés, via les moyens (10) dans le séparateur (8). 5 Etape 3 : le séparateur (8) sépare à cet effet l'hydrocarbure (le méthane) résultant de la réaction de méthanation des autres gaz. Selon la qualité de ce séparateur (8), une partie de l'hydrocarbure peut ne pas être séparée et reste avec les autres gaz. L'hydrocarbure (le méthane) séparé est recueilli dans le moyen (7) dédié à cet effet. Les gaz non séparés sont injectés via les moyens (10) dans le compresseur (9). La séparation permet d'obtenir un flux de méthane de haute qualité. 10 Etape 4 : Le compresseur autorégulant (9) régule le débit et la pression des gaz résultant du séparateur (8) pour les porter à une pression et débit nominale correspondant au fonctionnement du réacteur échangeur (4), bien sûr en tenant compte de la nature du catalyseur via une mesure de taux de conversion des réactions de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch, de la température de la boucle et permettre la circulation (la valorisation) des gaz pour compenser les pertes des charges 15 engendrées par les différents équipements de la boucle, en particulier par le moyen séparation (8) souvent générateur de fortes pertes de charges. Ces gaz résultant du compresseur, à une pression et un débit autorégulé, sont injectés de nouveau dans le réacteur-échangeur pour poursuivre la réaction de méthanation en vue d'obtenir un méthane de synthèse à une teneur accrue supérieure à 90%. 20 Etape 5: le processus se répète jusqu'à la conversion complète et/ou épuisement des fluide réactifs et l'obtention d'un taux de conversion supérieur à 90% en méthane, ainsi est défini la boucle réactionnelle de circulation (1). Le fluide valorisé est mélangé avec le fluide injecté dans la boucle par les sources (1, 2). Il faut bien noter que la plupart des systèmes de méthanation connus de l'état de l'art 25 compensent le vieillissement du catalyseur par l'augmentation de la température et/ou de la pression opératoire. Si cette méthode fonctionne avec un taux de conversion inférieur à 90%, elle a l'inconvénient de rendre les conditions opératoires défavorables au catalyseur, ce qui accélère son vieillissement (la perte d'activité du catalyseur). L'invention a la particularité d'utiliser la circulation-valorisation pour permettre de maintenir une conversion performante via la réaction 30 de méthanation catalytique de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch sans augmenter la sévérité des conditions opératoires (température et pression) et de limiter au maximum le vieillissement afin de diminuer la fréquence des opérations de maintenance. En référence à la figure 2, les gaz résultant des sources (2, 3) sont injectés dans la boucle de circulation-recirculation (1) en amont du condenseur (5). Ce mode de réalisation est adapté pour 35 une source riche en dihydrogène comportant une part importante d'eau. En référence à la figure 3, les gaz résultant des sources (2) sont injectés dans la boucle (1) en amont du réacteur-échangeur et les gaz résultant des sources (3) sont injectés dans la boucle de (1) en amont du condenseur (5). Ce mode de réalisation est adapté pour une source riche en hydrocarbure, notamment en méthane. 40 Avantageusement, le système comprend plusieurs réacteurs échangeur montés en série ou en parallèle pour améliorer le taux de conversion du dioxyde de carbone et du dihydrogène et obtenir en sortie un taux de conversion en hydrocarbure, notamment en méthane supérieur à 90% de préférence supérieur à 98%. Dans le cas où le système comprend plusieurs réacteurs échangeurs (4) en série, seul le premier 45 réacteur-échangeur (4) est capable de réaliser une méthanation quantitative, les autres réacteurs- échangeurs (4) étant adaptés pour réaliser une méthanation qualitative par la purification de 10 l'hydrocarbure (méthane) en sortie et la valorisation des autres gaz via la circulation et la valorisation dans la boucle (1). Les autres réacteurs-échangeurs (4) sont dans ce cas utilisés comme étant des purificateurs. Dans le cas où le système comprend plusieurs réacteurs-échangeurs en parallèle, tous les 5 réacteurs échangeurs sont adaptés pour réaliser une conversion quantitative via les réactions de Sabatier et/ou de Fischer-Tropsch pour augmenter de la production, c'est-à-dire, plus de gaz en entrée et plus de gaz en sortie. La figure 4 montre une courbe de conversion du dioxyde de carbone dans le réacteur-échangeur en fonction de l'autorégulation du débit en entrée du réacteur-échangeur, mettant en évidence la 10 maitrise du vieillissement du catalyseur. Lorsque l'activité du catalyseur diminue, notamment la durée de vie du catalyseur diminue, le taux de conversion du dioxyde de carbone chute et le débit de gaz augmente afin de maintenir une production quasiment constante d'hydrocarbure en sortie avec une teneur accrue supérieure à 90%. Ainsi, même avec un catalyseur vieillissant, il est possible de produire d'hydrocarbure (du méthane) à une teneur accrue via une augmentation de 15 la valorisation (circulation du fluide pour valorisation). Avantageusement, la boucle réactionnelle de circulation (1) comprend en outre un mélangeur, un échangeur de chaleur, un capteur de température et un capteur de débit. Avantageusement, la boucle 1 comprend au moins deux mélangeurs, de préférence un mélangeur en amont du réacteur-échangeur (4) et/ou un mélangeur en amont du condenseur (5), permettant de 20 mélanger le fluide réactif circulant et valorisé dans ladite boucle (1). Avantageusement, la boucle (1) comprend au moins un échangeur de chaleur en amont et/ou en aval du réacteur-échangeur, en amont et/ou en aval du séparateur pour refroidir et/ou éviter la condensation et enfin porter les gaz circulant dans la boucle (1) à une température opérationnelle prédéterminée pour la réaction de méthanation. 25 Plusieurs capteurs de température sont placés dans la boucle (1), notamment au niveau du réacteur-échangeur (4) ou autres échangeurs pour contrôler la gestion de la température desdits échangeurs et/ou du réacteur-échangeur (4). De préférence, ces capteurs sont des thermocouples ou des sondes à résistance. Egalement, plusieurs capteurs de débits sont placés dans la boucle (1), notamment au niveau des 30 vannes, notamment en entrée et sorties des différents équipement constituant la boucle (1), pour contrôler, réguler et gérer de manière autonome les débits de fluide réactif circulant dans la boucle (1) et le débit de fluide venant des différents sources et entrant dans la boucle (1) et afin de respecter la stoechiométrie voulue en entrée du réacteur-échangeur (4). Selon d'autres variantes de réalisation, la source (2) de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde 35 de carbone est reliée en amont du condenseur (5) et la source (3) de dihydrogène est directement reliée à l'entrée du réacteur-échangeur (4). Ce principe est adapté au système avec une source riche en méthane par exemple une unité de méthanisation, dans l'objectif de valoriser ledit méthane via la réaction de méthanation. Selon d'autres variantes de réalisation, la source (2) de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde 40 de carbone et la source (3) de dihydrogène sont reliées en amont du réacteur-échangeur (4) ou à l'entrée condenseur. Ce principe est adapté au système avec une source pauvre en méthane par exemple une unité de captage de dioxyde ou monoxyde de carbone, dans l'objectif de recycler lesdits gaz par la production du méthane via la méthanation catalytique. Avantageusement, le fluide circulant dans le moyen (10) entre la sortie du réacteur-échangeur (4) 45 et l'entrée du condenseur (5) est un mélange comprenant du méthane, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du dihydrogène et des vapeurs d'eau. 11 Le fluide circulant dans le moyen (10) entre la sortie du condenseur (4) et l'entrée du séparateur (8) est un mélange comprenant du méthane, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et du dihydrogène. Le fluide circulant dans le moyen (10) entre la sortie du compresseur (9) et l'entrée du réacteur- 5 échangeur (4) est un mélange comprenant du méthane, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du dihydrogène et éventuellement des vapeurs d'eau et autres gaz. Ceux-ci pour mieux valoriser les gaz non purifiés et améliorer la purification du méthane en sortie du séparateur. Les différents moyens constituant la boucle (1) sont adaptés, en termes de contrainte 10 mécanique, pour pouvoir fonctionner avec un débit de fluide ajustable en fonction du taux de conversion. Pour un bon contrôle de débit, la boucle (1) comprend au moins un moyen de mesure de débit couplé à un moyen de calcul, lesdits moyens étant capables de réguler le débit du fluide circulant dans ladite boucle (1) de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse en sortie à 15 une teneur supérieure à 90%. Ce moyen de calcul peut être couplé à un système d'asservissement et de contrôle. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, la boucle réactionnelle (1) comprend au moins un moyen de mesure du taux de conversion catalytique couplé au moyen de calcul, lesdits moyens étant capables d'évaluer le vieillissement du catalyseur et de réguler le débit du fluide circulant 20 dans ladite boucle de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse en sortie à une teneur supérieure à 90%. Il convient de noter que l'introduction des gaz réactifs est faite soit juste avant le réacteur-échangeur, soit après le réacteur-échangeur, de manière à utiliser au mieux la surface d'échange. Dans certains cas, il est possible d'introduire les réactifs frais en amont de la pompe (selon la 25 pression des sources), de manière à profiter de la plus faible pression à cet endroit pour les aspirer et ainsi pour réaliser un mélange rapide des réactifs frais avec le milieu réactionnel. La conception d'un tel système de méthanation tient compte du temps de séjour des réactifs dans la boucle (1), le volume total de milieu réactionnel étant déterminé, celui des moyens (6, 7) de récupération est déduite des volumes correspondant à la boucle (1). Le débit de circulation est 30 compris entre 1 et 20 fois le débit d'alimentation. Ainsi, lorsque le catalyseur a une faible activité et pour un taux de circulation égal à 20 fois, la teneur en méthane produite reste quasiment inchangée. Le rapport entre le débit de circulation et le débit d'injection de gaz dans la boucle (1) devrait être d'autant plus que la conversion est plus importante. Un autre élément à prendre en compte pour autoréguler le taux de circulation est relatif à 35 l'échange thermique. En effet, la différence de température entre l'entrée et la sortie du réacteur-échangeur sera d'autant plus faible que le taux de circulation (valorisation) sera plus élevé. Les différents moyens constituant la boucle réactionnelle (1) sont adaptés, en termes de contrainte mécanique et thermique, pour pouvoir fonctionner avec un débit de fluide ajustable en 40 fonction du taux de conversion. Les dimensions de chaque section de la boucle (1) sont choisies de manière à respecter ces contraintes, elles sont déterminées en fonction du besoin en fluide. Une fois le dimensionnement de la boucle (1) réalisé, la première étape pour la conception d'une boucle de circulation et de valorisation (1) en vue de faire circuler et valoriser les fluides consiste à évaluer le rythme auquel cette boucle (1) perdra de la chaleur. 45 On voit donc qu'il est possible de réaliser de façon industrielle un système de production d'hydrocarbure de synthèse de formule CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15, avec un taux de 12 conversion en hydrocarbure de synthèse supérieur à 90%, à partir des réactions catalytiques de Sabatier et/ou Fischer-Tropsch, directement utilisable même avec un vieillissement du catalyseur prononcé et en valorisant de manière raisonnable des gaz réactifs, c'est-à-dire sans perte de gaz réactif. 5 Contrairement aux préjugés qui consistaient à croire qu'il est difficile de produire d'hydrocarbure de synthèse, notamment du méthane de synthèse, à une teneur supérieure à 90% sans perte de réactif avec les réactions Sabatier et/ou Fischer-Tropsch, il est désormais possible de dimensionner et fabriquer un système de méthanation mettant en évidence les réactions Sabatier et/ou Fischer-Tropsch, capable de produire d'hydrocarbure, notamment du méthane à une 10 teneur supérieure à 90% sans perte et même avec une faible activité du catalyseur tout en recyclant des gaz réactifs. Il est donc possible de faire circuler et valoriser les gaz via la boucle de circulation et de valorisation (1) autorégulé pour produire un hydrocarbure de synthèse très concentré. Le système de méthanation selon l'invention n'est nullement limité aux modes de réalisation 15 décrits et représentés mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit, particulièrement dans d'autres REVENDICATIONS1) Système de production d'hydrocarbure de synthèse de formule CnH2n+2 avec n compris entre 1 et 15, a conversion élevée, supérieure à 90%, avec valorisation d'au moins un fluide et a vieillissement maitrise, à partir des réactions de Fischer-Tropsch et/ou de Sabatier, comprenant au moins une source (2) de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et au moins une source (3) de dihydrogène, lesdites sources étant capable de produire et d'injecter lesdits fluides dans une boucle réactionnelle de circulation (1) adaptée à la circulation et à la valorisation d'un fluide avec un débit régulé tenant compte de la nature du catalyseur, lesdits fluides circulant dans ladite boucle réactionnelle de circulation (1) étant constitué d'un mélange de dihydrogène, de monoxyde de carbone et/ou de dioxyde de carbone, d'hydrocarbure et d'autres gaz, ladite boucle réactionnelle de circulation (1) comprenant : - des moyens de circulation et valorisation de fluide (10), - des moyens de régulation de débit capable de réguler le débit de fluide dans la boucle (1), - au moins un réacteur-échangeur (4) adapté pour les réactions Sabatier et/ou Fischer- Tropsch, notamment pour la réaction d'hydrogénation catalytique du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone en méthane de synthèse, en vapeur d'eau et autres gaz, ledit réacteur-échangeur comprenant au moins une entrée de fluide réactif et au moins une sortie de fluide, - au moins un condenseur (5), relié au réacteur-échangeur via les moyens de circulation (10), capable de séparer et d'évacuer la vapeur d'eau résultant des réactions Sabatier et/ou Fischer-Tropsch des autres gaz, ledit condenseur (5) comprenant au moins une entrée de fluide résultant du réacteur-échangeur (4) et deux sorties de fluide dont l'un comprenant au moins un moyen récupération de la vapeur d'eau produite (6) et l'autre destinée à la circulation du fluide non séparé dans boucle via les moyens de circulation (10), - au moins un séparateur (8), relié au condenseur (5) via les moyens de circulationrecirculation (10), capable de séparer et d'évacuer le méthane résultant du condenseur (5) des autres gaz, ledit séparateur (8) comprenant une entrée de fluide réactif et deux sorties de fluide réactif dont l'un comprenant au moins un moyen de récupération d'hydrocarbure, notamment du méthane, produit (7) et l'autre assurant la continuité de la boucle (1) par la circulation et la valorisation du fluide réactif non séparé, - au moins un compresseur (9), relié au séparateur (8) et au réacteur-échangeur (4) via les moyens de circulation et de valorisation (10), capable de valoriser et de faire circuler le fluide réactif non séparé de la boucle (1) avec un débit adapté de manière à assurer la continuité de la réaction d'hydrogénation catalytique et compenser les pertes de charges résultant des différents équipements de la boucle (1), ledit compresseur (9) comprenant une entrée et une sortie de fluide. 2) Système de production selon la revendication 1 caractérisé en ce que la boucle réactionnelle de circulation (1) comprend en outre : - au moins un mélangeur capable de mélanger le fluide réactif circulant dans ladite boucle réactionnelle de circulation (1). - Au moins un échangeur de chaleur capable de refroidir, d'éviter la condensation et porter les gaz circulant dans la boucle (1) à une température opérationnelle prédéterminée, 3) Système de production selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la boucle réactionnelle de circulation (1) comprend en outre : 14 - au moins un capteur de température capable de contrôler la gestion de la température dudit échangeurs et/ou du réacteur-échangeur (4). - Au moins un capteur de débit capable de contrôler, de réguler et gérer de manière autonome les débits de fluide réactif circulant dans la boucle (1) et le débit de fluide 5 venant des différentes sources et entrant dans la boucle (1) afin de respecter la stoechiométrie voulue en entrée du réacteur-échangeur (4). 4) Système de production selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source (2) de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone est directement reliée en amont du condenseur (5) et la source (3) de dihydrogène est directement reliée en amont du 10 réacteur-échangeur (4). 5) Système de production selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source (2) de dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et la source (3) de dihydrogène sont directement reliées en amont du réacteur-échangeur (4) ou en amont condenseur. 15 6) Système de production selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que : - le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation (10) entre la sortie du réacteur-échangeur (4) et l'entrée du condenseur (5) est un mélange comprenant au moins un hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du 20 dihydrogène et des vapeurs d'eau et, le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation (10) entre la sortie du condenseur (4) et l'entrée du séparateur (8) est un mélange comprenant au moins un hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone et du dihydrogène, - le fluide circulant dans le moyen de circulation et de valorisation (10) entre la sortie du 25 compresseur (9) et l'entrée du réacteur-échangeur (4) est un mélange comprenant au moins un hydrocarbure, du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone, du dihydrogène et éventuellement des vapeurs d'eau et autre gaz. 7) Système de production selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les différents moyens constituant la boucle réactionnelle (1) sont adaptés, en terme de 30 contrainte mécanique, pour pouvoir fonctionner avec un débit de fluide ajustable en fonction du taux de conversion. 8) Système de production selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la boucle réactionnelle (1) comprend au moins un moyen de mesure de débit couplé à un moyen de calcul, lesdits moyens étant capables de réguler le débit du fluide circulant dans ladite 35 boucle (1) de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse en sortie à une teneur supérieure à 90%. 9) Système de production selon la revendication 8 caractérisé en ce que la boucle réactionnelle (1) comprend au moins un moyen de mesure du taux de conversion catalytique couplé au moyen de calcul, lesdits moyens étant capables d'évaluer le vieillissement du catalyseur et de réguler le 40 débit du fluide circulant dans ladite boucle de manière à maintenir la pureté d'hydrocarbure de synthèse en sortie à une teneur supérieure à 90%.