Brevet FR3133196A1 — publié le 20230908

PROCEDE DE FABRICATION D’UN CARBUREACTEUR A PARTIR DE CHARGES D’ORIGINE RENOUVELABLE L’invention concerne un procédé de fabrication d’un carburéacteur comprenant au moins les étapes consistant à : a) fournir des esters éthyliques d’acides gras issus de la réaction de graisses animales et/ou d’huiles usagées avec du méthanol dans un réacteur de transestérification, b) fournir des hydrocarbures d’origine fossile, c) préparer une charge hydrocarbonée contenant les hydrocarbures d’origine fossile fournis par l’étape b) et les esters éthyliques d’acides gras fournis par l’étape a) en une teneur d’au plus 5% en volume par rapport à la charge hydrocarbonée, d) soumettre la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à un hydrotraitement et obtenir une charge hydrocarbonée traitée, e) fractionner la charge hydrocarbonée traitée obtenue à l’étape d) et récupérer une fraction kérosène en tant que carburéacteur. Figure 1 PROCEDE DE FABRICATION D’UN CARBUREACTEUR A PARTIR DE CHARGES D’ORIGINE RENOUVELABLE La présente invention concerne le domaine technique du raffinage de charges pétrolières d’origine fossile et de charges d’origine biologique, notamment pour la fabrication de carburéacteur. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé pour obtenir un carburéacteur présentant une composante d’origine biologique (ou renouvelable). Contexte de l'invention Les carburants conventionnels de type carburéacteur, également appelés «carburant jet », « jet fuel » ou « kérosène » sont produits à partir de pétrole brut et contiennent un mélange complexe d'hydrocarbures qui ont typiquement 6 à 18 atomes de carbone. Ces hydrocarbures comprennent des alcanes linéaires et ramifiés, des cycloalcanes et des hydrocarbures aromatiques. Les points de coupe de la fraction jet-fuel varient typiquement entre 140°C et 240°C. Un carburéacteur commercial est typiquement obtenu par mélange de différentes bases carburant. Ces bases carburant peuvent être des coupes de distillation de pétroles bruts, éventuellement hydrotraitées ou parfois soumises à un traitement d’adoucissement (procédé MEROX par exemple). Ces bases peuvent également être des coupes d’un effluent d’hydrocraqueur ou d’un effluent d’un craqueur catalytique (souvent après hydrotraitement). D’autres bases carburant peuvent être préparées par d'autres voies comme la synthèse de Fischer Tropsch suivie d'une étape de craquage. Le choix des bases carburant ainsi que leurs proportions relatives sont effectués pour que les propriétés finales du mélange répondent aux spécifications recherchées. Du fait de la raréfaction des ressources fossiles et de préoccupations environnementales de plus en plus importantes, l'utilisation de molécules issues de la biomasse est de plus en plus recherchée pour remplacer les molécules d'origine fossile. Toutefois, la préparation de jet fuel à partir de molécules issues de la biomasse directement utilisables dans la formulation de jet fuel constitue un véritable enjeu économique et environnemental. En particulier, certains pays comme la France mettent en place de taxes incitatives relatives à l’incorporation d’énergie renouvelable dans les transports et en particulier pour le secteur de l’aviation. Art antérieur Une solution pour obtenir un carburéacteur présentant une composante d’origine biologique consiste à mélanger un jet conventionnel à une base paraffinique issue de charges renouvelables telles que prévues par la norme D7566-21 permettant ainsi la production de carburants d’aviation alternatifs. Les bases pour carburant d’aviation issues de charges renouvelables pouvant être incorporées à du jet fossile sont Les kérosènes paraffiniques synthétiques [SPK], issus de procédés tels que le procédé Fischer-Tropsch, l’hydrotraitement d’esters et d’acides gras [HEFA-SPK] ou produit par la voie Alcohol-to-jet (transformation d’alcool en kérosène) [ATJ-SPK], Les isoparaffines synthétiques produites par hydrotraitement à partir de sucres fermentés [SIP-HFS], Les kérosènes aromatiques synthétiques obtenus par alkylation d’aromatiques légers de source non-pétrolière [SPK/A], Les kérosènes de synthèse obtenus à partir de la conversion hydrothermique d’esters d’acide gras et d’acide gras, Les kérosènes paraffiniques synthétiques [SPK] obtenus à partir d’hydrocarbures, d’esters et d’acides gras hydrotraités. Cette solution nécessite cependant des installations de traitement spécifiques pour produire les bases paraffiniques qui seront mélangées au jet conventionnel. Une autre solution consiste à co-traiter un hydrocarbure d’origine fossile avec une charge d’origine renouvelable, tel que prévu notamment dans la norme ASTM D1655-21c. Ainsi, le document EP2346962 décrit un procédé permettant d’obtenir une coupe kérosène dont une partie est d’origine biologique. A cet effet, une charge d’origine pétrolière mélangée à une charge d’origine biologique est soumise à une étape d’hydrotraitement, puis fractionnée afin de récupérer une coupe kérosène. La charge d’origine biologique utilisée est une huile et/ou une graisse animale, ou un mélange de ces huiles/graisses. Les huiles et/ou graisses utilisées ne sont pas trans-estérifiées. Le document EP2533895 décrit un catalyseur spécifique permettant de produire un biodiesel. Il décrit notamment l’utilisation de ce catalyseur pour traiter une charge qui est un mélange d’un hydrocarbure d’origine fossile (kérosène, diésel, …) et d’une biomasse choisie parmi les huiles et graisses végétales ou animales. Les huiles et/ou graisses utilisées ne sont pas trans-estérifiées. La production de jet n’est pas mentionnée. Par ailleurs, le document EP3813539 décrit un procédé de production d’un biodiesel purifié à partir de matières premières renouvelables (telles que des graisses et des huiles) contenant des matières insaponifiables. Le procédé comprend l’estérification d’huiles ou graisses végétales pour obtenir un biodiesel brut qui est ensuite soumis à une distillation afin de produire un biodiésel purifié et un fond de distillation. Ce dernier contient plus de 2% en masse d’insaponifiables ainsi que des savons, phospholipides, protéines, composés colorés, composés sulfurés, des composés à haut point d’ébullition contenant des groupes acides ou basiques, et des mono-, di- et triglycérides. Ce fond de distillation est ensuite dilué avec une charge d’origine fossile de type distillat moyen, avant d’être soumis à une étape d’hydrodéoxygénation afin de produire des hydrocarbures de type gazole. La production de jet n’est pas mentionnée. Parmi les charges d’origine renouvelables disponibles aujourd’hui, les charges ayant le statut de sous produits animaux au sens du règlement européen 1069/2009 et de ses actes d’exécution (EU) 142/2011, telles que les graisses animales ou les huiles usagées de cuisson (aussi désignées par l’acronyme UCO pour « Used Cooking Oil » en anglais), sont intéressantes afin de limiter l’impact environnemental du carburant produit. Ces charges sont toutefois soumises à des réglementations sanitaires contraignantes. L’utilisation de ces charges entraine des contraintes de traçabilité et des contrôles sanitaires associés notamment à la gestion des effluents aqueux. Plus encore, l’utilisation de ces charges ayant le statut de sous produits animaux nécessite de respecter les conditions de temps/températures et de pression telles que préconisées dans le règlement européen 1069/2009, ces conditions n’étant pas remplies par une étape d’hydrotraitement seule. Il existe donc un besoin pour un procédé de fabrication d’un carburéacteur par co-traitement en unité d’hydrotraitement, en particulier à partir de charges d’origine renouvelable ayant le statut de sous produits animaux, qui permette de s’affranchir des problèmes susmentionnés. Description de l’invention L’invention propose un procédé de de fabrication d’un carburéacteur comprenant au moins les étapes consistant à : a) fournir des esters éthyliques d’acides gras issus de la réaction de graisses animales et/ou d’huiles usagées avec de l’éthanol dans un réacteur de transestérification, b) fournir des hydrocarbures d’origine fossile, c) préparer une charge hydrocarbonée contenant les hydrocarbures d’origine fossile fournis par l’étape b) et les esters éthyliques d’acide gras fournis par l’étape a) en une teneur d’au plus 5% vol par rapport à la charge hydrocarbonée, d) soumettre la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à un hydrotraitement et obtenir une charge hydrocarbonée traitée, e) fractionner la charge hydrocarbonée traitée obtenue à l’étape d) et récupérer une fraction kérosène en tant que carburéacteur, ladite fraction kérosène présentant préférentiellement un point d’ébullition final inférieur à 300°C, mesuré notamment selon la norme ASTM D86-12. Le procédé selon l’invention permet ainsi d'obtenir un carburant d’aviation dont une partie est d’origine renouvelable, ce type de carburant étant aussi appelé SAF pour « Sustainable Aviation Fuel » en anglais. En particulier, le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre dans les unités d’hydrotraitement existantes. Description des figures : schéma simplifié d'une unité d'hydrotraitement permettant de mettre en œuvre le procédé selon un mode de réalisation l’invention. La représente un schéma simplifié d'une unité 1 d'hydrotraitement permettant de mettre en œuvre le procédé selon l’invention. Cette unité 1 comprend un réacteur 2 dans lequel est introduite la charge à traiter au moyen d'une ligne 3. Ce réacteur contient un ou plusieurs lits de catalyseurs d'hydrotraitement. La charge (C), dans la présente invention, est un mélange d’une charge kérosène d’origine fossile et d’esters éthyliques d’acides gras d’origine renouvelable. Une ligne 4 récupère l'effluent en sortie du réacteur 2 et le conduit à une section de séparation 5. Un échangeur de chaleur 6 est placé en aval du réacteur sur la ligne 4 afin de chauffer la charge circulant dans la ligne 3, en amont du réacteur. En amont de cet échangeur de chaleur 6, une ligne 7, raccordée sur la ligne 3, apporte à la charge à traiter un gaz riche en H 2 . En aval de l'échangeur de chaleur 6, et en amont du réacteur 2, la charge mélangée au gaz riche en H 2 circulant dans la ligne 3 est chauffée par un four 8. Ainsi, la charge est mélangée au gaz riche en hydrogène, puis portée à la température de réaction par l'échangeur de chaleur 6 et le four 8 avant son entrée dans le réacteur 2. Elle passe ensuite dans le réacteur 2. A la sortie du réacteur, le mélange obtenu est refroidi, puis séparé dans la section de séparation 5, par exemple par stripping, ce qui permet d'obtenir : - une fraction gazeuse (G), contenant notamment de l’eau provenant du stripping, des hydrocarbures gazeux, un gaz acide riche en H 2 S, dont une partie est réinjectée dans le gaz riche en H 2 mélangé à la charge, au moyen d'une ligne 9, - une coupe kérosène (K). Procédé de fabrication d’un carburéacteur comprenant au moins les étapes consistant à : a) fournir des esters éthyliques d’acides gras issus de la réaction de graisses animales et/ou d’huiles usagées avec de l’éthanol dans un réacteur de transestérification, b) fournir des hydrocarbures d’origine fossile, c) préparer une charge hydrocarbonée contenant les hydrocarbures d’origine fossile fournis par l’étape b) et les esters éthyliques d’acides gras fournis par l’étape a) en une teneur d’au plus 5% en volume par rapport à la charge hydrocarbonée, d) soumettre la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à un hydrotraitement et obtenir une charge hydrocarbonée traitée, e) fractionner la charge hydrocarbonée traitée obtenue à l’étape d) et récupérer une fraction kérosène en tant que carburéacteur, ladite fraction kérosène présentant préférentiellement un point d’ébullition final inférieur à 300°C. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel les graisses animales et/ou huiles usagées de cuisson utilisées à l’étape a) sont des sous-produits animaux. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les esters éthyliques d’acides gras fournis à l’étape a) comprennent au moins 9%m ou au moins 20%m d’esters éthyliques d’acides gras dont la chaîne carbonée contient de 12 à 16 atomes de carbone. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les hydrocarbures d’origine fossile fournis à l’étape b) sont choisis parmi des coupes kérosènes. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape a) comprend : (i) l’obtention d’éthanol d’origine renouvelable, (ii) suivie de la réaction de graisses animales et/ou d’huiles usagées avec l’éthanol obtenu à l’étape (i) dans un réacteur de transestérification. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel, au cours de l’étape (i), l’éthanol d’origine renouvelable est obtenu par fermentation éthanolique dans un bioréacteur contenant une culture d’un ou plusieurs microorganismes. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel, au cours de l’étape (i), l’éthanol est obtenu par : fermentation aérobie d’un substrat riche en sucres et/ou amidon issu de biomasse, ou fermentation anaérobie d’un substrat gazeux comprenant du CO. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel, au cours de l’étape (i), l’éthanol d’origine renouvelable est obtenu par conversion d’un gaz de synthèse riche en CO/H 2 , ce gaz de synthèse étant issu de la biomasse. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape d) est mise en œuvre sous une pression de 15 à 130 bars et à une température de 250 et 380°C, en présence d’un catalyseur d’hydrotraitement et de dihydrogène. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le catalyseur d’hydrotraitement comprend au moins un métal des groupes 6, 9, 10, 11 du tableau périodique des éléments, optionnellement sur un support choisi parmi l’alumine, la silice alumine, l’alumine phosphatée, l’alumine borée, la silice alumine phosphatée, seules ou en mélange.