Brevet FR3135986A1 — publié le 20231201

PROCEDE DE FABRICATION DE FLUIDES HYDROCARBONES A PARTIR DE CHARGES D’ORIGINE RENOUVELABLE L’invention concerne un procédé de fabrication de fluides hydrocarbonés renouvelables comprenant au moins : a) une étape de fourniture d’une première huile d’origine naturelle et d’une deuxième huile d’origine naturelle, b) une étape de production des esters éthyliques d’acides gras par réaction des triglycérides contenues dans la première huile d’origine naturelle avec de l’éthanol d’origine renouvelable dans un réacteur de transestérification, c) une étape de préparation d’une charge hydrocarbonée contenant les esters éthyliques d’acides gras de l’étape b) et la deuxième huile d’origine naturelle de l’étape a), la charge hydrocarbonée présentant une teneur en esters éthyliques d’acides gras de 5 à 95% en masse, d) une étape de déoxygénation par hydrotraitement, dans laquelle on soumet la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à une réaction de désoxygénation en présence d’au moins un catalyseur dans des conditions appropriées pour transformer les esters d'acides gras et les acides gras libres contenus dans ladite charge hydrocarbonée en paraffines, e) une étape d‘hydroisomérisation au cours de laquelle l’effluent de l’étape d) est soumis à une réaction d’hydroisomérisation en présence de dihydrogène et d'au moins un catalyseur, f) une étape de séparation dans laquelle on sépare l’effluent de l’étape e) en au moins une fraction choisie parmi une fraction naphta, une fraction gazole et une fraction kérosène. Figure d’abrégé : sans PROCEDE DE FABRICATION DE FLUIDES HYDROCARBONES A PARTIR DE CHARGES D’ORIGINE RENOUVELABLE La présente invention concerne la fabrication de fluides hydrocarbonés à partir de mélanges complexes d’hydrocarbures d’origine renouvelable. En particulier, la présente invention concerne un procédé de conversion d'une matière première biologique comprenant des esters d'acides gras (FAE), des acides gras libres (FFA) en composés paraffiniques dépourvus d’oxygène, pouvant servir de carburants. Contexte de l'invention 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. En particulier, certains pays comme la France mettent en place des taxes sur les carburants d’aviation. Ainsi, dès 2022, 1 % du jet utilisé en France devra être d’origine renouvelable. Ainsi, la préparation de jet fuel, ou d’autres carburants ou fluides hydrocarbonés, à partir de molécules issues de la biomasse constitue un véritable enjeu économique, environnemental et stratégique. Art antérieur Il existe aujourd’hui de nombreux procédés permettant de fabriquer un carburant renouvelable, ou comprenant une composante d’origine biologique. Un procédé bien connu consiste à réaliser une transestérification des triglycérides contenus dans les graisses ou huiles végétales ou animales avec un alcool, généralement du méthanol ou de l’éthanol, en présence d’un catalyseur. Le carburant renouvelable obtenu est appelé biodiesel ou ester méthylique d’acide gras et est incorporé actuellement dans le pool diesel. Les alcools utilisés pour réaliser cette réaction de transestérification sont toutefois produits par des procédés de synthèse utilisant des produits nocifs pour l’environnement et des matières premières (oléfines) d’origine fossile. Ainsi, l’éthanol de synthèse est souvent fabriqué par le procédé sulfurique basé sur l’absorption de l’éthylène dans l’acide sulfurique, suivie de l’hydrolyse des sulfates d’éthyles formés. L’emploi d’acide sulfurique nécessite des matériaux spécifiques pour les appareillages utilisés. Un autre procédé couramment employé consiste à hydrater directement l’éthylène en utilisant de la vapeur d’eau en présence d’un catalyseur. Bien que plus simple, ce procédé nécessite des températures et pressions élevées et utilise en outre également de l’éthylène d’origine fossile. Ainsi, bien que considérés comme des composants d’origine renouvelable, les esters éthyliques ou méthyliques d’acides gras sont obtenus par des procédés qui sont couteux en énergie et/ou qui emploient des composés nocifs pour l’environnement, et utilisent le plus souvent des matières premières qui ne sont pas d’origine renouvelable. Un autre procédé bien connu de fabrication d’un carburant renouvelable et d’autres fluides hydrocarbonés, consiste à soumettre une graisse ou huile végétale ou animale à une désoxygénation en présence de dihydrogène et d’un catalyseur, généralement suivie d’une isomérisation afin d’obtenir les propriétés à froid requises. Dans cas, on ne parle pas de biodiesel, terme réservé aux carburants issus de la transestérification, mais plutôt de carburant d’origine renouvelable. La charge utilisée est entièrement d’origine renouvelable, cette dernière comprenant typiquement les graisses et huiles animales et diverses huiles à base de graines, soja, colza, palme, les huiles de graines qui ont été collectées après avoir été utilisées pour préparer des aliments, communément appelées huiles de cuisson usées (UCO), ou encore les huiles algales. Les cultures utilisées pour produire des huiles destinées à la fabrication de carburant peuvent toutefois faire concurrence aux cultures alimentaires et avoir un impact négatif sur l’environnement. Parmi les charges d’origine renouvelables disponibles aujourd’hui, les charges ayant le statut de déchet, telles que les graisses animales ou les huiles usées (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 déchets nécessite de respecter les conditions de temps/températures et de pression telles que préconisées dans le règlement européen 1069/2009. L’invention vise à proposer un procéder de fabrication de fluides hydrocarbonés, et notamment de carburants renouvelables, dont l’impact sur l’environnement est le plus faible possible. Description de l’invention L’invention propose un procédé de fabrication de fluides hydrocarbonés renouvelables comprenant au moins les étapes consistant à : a) une étape de fourniture d’une première huile d’origine naturelle et d’une deuxième huile d’origine naturelle, b) une étape de production des esters éthyliques d’acides gras par réaction des triglycérides contenues dans la première huile d’origine naturelle avec de l’éthanol d’origine renouvelable dans un réacteur de transestérification, c) une étape de préparation d’une charge hydrocarbonée contenant les esters éthyliques d’acides gras de l’étape b) et la deuxième huile d’origine naturelle de l’étape a), la charge hydrocarbonée présentant une teneur en esters éthyliques d’acides gras de 5 à 95% en masse, d) une étape de déoxygénation par hydrotraitement, dans laquelle on soumet la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à une réaction de désoxygénation en présence d’au moins un catalyseur dans des conditions appropriées pour transformer les esters d'acides gras et les acides gras libres contenus dans ladite charge hydrocarbonée en paraffines, e) une étape d’hydroisomérisation au cours de laquelle l’effluent de l’étape d) est soumis à une réaction d’hydroisomérisation en présence de dihydrogène et d'au moins un catalyseur, f) une étape de séparation dans laquelle on sépare l’effluent de l’étape e) en au moins une fraction choisie parmi une fraction naphta, une fraction kérosène et une fraction gazole. Procédé de fabrication de fluides hydrocarbonés renouvelables comprenant au moins : a) une étape de fourniture d’une première huile d’origine naturelle et d’une deuxième huile d’origine naturelle, b) une étape de production des esters éthyliques d’acides gras par réaction des triglycérides contenues dans la première huile d’origine naturelle avec de l’éthanol d’origine renouvelable dans un réacteur de transestérification, c) une étape de préparation d’une charge hydrocarbonée contenant les esters éthyliques d’acides gras de l’étape b) et la deuxième huile d’origine naturelle de l’étape a), la charge hydrocarbonée présentant une teneur en esters éthyliques d’acides gras de 5 à 95% en masse, d) une étape de déoxygénation par hydrotraitement, dans laquelle on soumet la charge hydrocarbonée préparée lors de l’étape c) à une réaction de désoxygénation en présence d’au moins un catalyseur dans des conditions appropriées pour transformer les esters d'acides gras et les acides gras libres contenus dans ladite charge hydrocarbonée en paraffines, e) une étape d’hydroisomérisation au cours de laquelle l’effluent de l’étape d) est soumis à une réaction d’hydroisomérisation en présence de dihydrogène et d'au moins un catalyseur, f) une étape de séparation dans laquelle on sépare l’effluent de l’étape e) en au moins une fraction choisie parmi une fraction naphta, une fraction gazole et une fraction kérosène. Procédé de fabrication selon la revendication 1, dans lequel, dans l’étape a) la première huile d’origine naturelle et la deuxième huile d’origine naturelle sont chacune sont chacune choisie indépendamment parmi une huile végétale, une huile ou une graisse animale, une huile usagée, une huile produite par des microorganismes, les graisses animales et/ou huiles usagées de cuisson qui sont des sous-produits animaux, ainsi que leurs mélanges. Procédé de fabrication selon la revendication 2, dans lequel, la première huile d’origine naturelle est choisie parmi une graisse animale, une huile usagée, et leurs mélanges, de préférence les graisses animales et les huiles usagées de cuisson qui sont des sous-produits animaux. Procédé de fabrication selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la deuxième huile d’origine naturelle utilisée dans l’étape c) est choisie parmi une huile végétale, une huile ou une graisse animale, une huile produite par des microorganismes et leurs mélanges. Procédé de fabrication selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’étape b) comprend : (i) l’obtention d’éthanol d’origine renouvelable, (ii) suivie de la réaction de la première huile d’origine naturelle 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), on soumet un substrat à une fermentation éthanolique dans un bioréacteur contenant une culture d’un ou plusieurs microorganismes et on récupère l’éthanol d’origine renouvelable produit. Procédé de fabrication selon la revendication 6, dans lequel, au cours de l’étape (i), on soumet un substrat riche en sucres et/ou amidon issu de biomasse à une fermentation aérobie, ou on soumet un substrat gazeux comprenant du CO à une fermentation anaérobie. Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel, au cours de l’étape (i), on convertit un gaz de synthèse riche en CO/H 2 issu de biomasse en éthanol d’origine renouvelable. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’étape d) de déoxygénation par hydrotraitement est réalisée à une température de 100 à 550°C en présence de dihydrogène à des pressions allant de 0,01 à 10 MPa. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l’étape d) de déoxygénation par hydrotraitement est réalisée en présence d’un catalyseur choisi parmi (i) les oxydes ou les sulfures de Ni, Mo, W, Co ou de mélanges NiW, NiMo, CoMo, NiCoW, NiCoMo, NiMoW et CoMoW, (ii) des métaux ou des mélanges d'alliages de métaux du groupe 10 et du groupe 11 du tableau périodique, (iii) des oxydes basiques tels que les oxydes de métaux alcalins, les oxydes d’alcalino-terreux, les oxydes de lanthanides, l'oxyde de zinc, les spinelles, les pérovskites, les silicates de calcium. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel l’étape e) d'hydroisomérisation est réalisée à une température de 150°C à 500°C, à une pression de 1 MPa à 15 MPa.