Brevet FR3039251A1 (20170127)
REVENDICATIONS1. Procédé de combustion d'une charge hydrocarbonée par oxydo-réduction en boucle chimique dans laquelle circule une masse active oxydo-réductrice sous forme de particules entre au moins une zone de réduction et deux zones d'oxydation opérant en lit fluidisé, dans lequel : (a) on réalise la combustion de ladite charge hydrocarbonée par réduction de la masse active oxydo-réductrice mise en contact avec ladite charge dans au moins une zone de réduction ; (b) on réalise, dans une première zone d'oxydation (201,301,401), une première étape d'oxydation de la masse active oxydo-réductrice réduite (25) obtenue à l'issue de l'étape (a) par mise en contact avec une première fraction d'un flux d'air appauvri en oxygène (21b), pour produire un flux de diazote (28) comprenant une quantité inférieure ou égale à 100 ppmv de dioxygène et un flux de masse active oxydo- réductrice partiellement ré-oxydée (26) ; (c) on réalise, dans une deuxième zone d'oxydation (200,300,400), une deuxième étape d'oxydation du flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) obtenu à l'issue de l'étape (b), par mise en contact avec de l'air (20) pour produire un flux d'air appauvri en oxygène (21) et un flux de masse active oxydo- réductrice ré-oxydée (24) destiné à être utilisé à l'étape (a). (d) on divise ledit flux d'air appauvri en oxygène (21) obtenu à l'issue de l'étape (c) pour former la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) utilisée à l'étape (b) et une deuxième fraction complémentaire du flux d'air appauvri en oxygène (21a) extrait de la boucle chimique.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, dans lequel on ajuste la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) à l'étape (d) à la quantité de masse active oxydoréductrice réduite (25) obtenue à l'issue de l'étape (a) et envoyée dans la première zone d'oxydation (201,301,401) de manière à obtenir un flux de diazote (28) comprenant une fraction de dioxygène donnée.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le flux de diazote (28) contient une quantité inférieure ou égale à 10 ppmv de dioxygène. 3039251 28\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une sur-stoechiométrie en oxygène est appliquée lors de la deuxième étape d'oxydation (c), de manière à obtenir un flux d'air appauvri en oxygène (21) comprenant environ 5 2% de dioxygène.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la masse active oxydo-réductrice comprend un oxyde de manganèse, le flux d'air appauvri en oxygène (21) comprend environ 2% de dioxygène, et la première 10 fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) est inférieure à 7,4 % du flux d'air appauvri en oxygène (21) de manière à produire un flux de diazote (28) comprenant moins de 10 ppmv de dioxygène.\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la 15 première zone d'oxydation (401) est un réacteur comportant une enceinte munie de moyens d'échange de chaleur, lesdits moyens d'échange de chaleur comprenant un fluide caloporteur, et dans lequel, au cours de la première étape d'oxydation (b) : - on crée un lit fluidisé de particules de masse active oxydo-réductrice au moyen de l'injection de la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) dans ladite 20 enceinte, - on effectue un échange de chaleur entre le lit fluidisé de particules et le fluide caloporteur ; - on évacue ledit flux de diazote (28) par une première sortie située dans une partie supérieure de l'enceinte, et 25 - on évacue le flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) par une deuxième sortie située dans une partie inférieure de l'enceinte pour l'envoyer dans la deuxième zone de réaction (400), de préférence au moyen d'une vanne pneumatique. 30\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6, dans lequel on opère la première zone d'oxydation (401) de manière à ce que la vitesse superficielle de l'air appauvri en oxygène dans l'enceinte soit comprise entre 2 fois et 10 fois la vitesse terminale de chute des particules de la masse active oxydo-réductrice. 3039251 29\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les première et deuxième étapes d'oxydation (b) et (c) sont réalisées respectivement dans un premier réacteur d'oxydation (301) et un deuxième réacteur d'oxydation (300) tous deux de type riser, et dans lequel : 5 - à l'étape (b) on opère ledit premier réacteur d'oxydation (301) de manière à ce que la vitesse superficielle de l'air appauvri en oxygène dans ledit premier réacteur soit comprise entre 2 et 15 m/s ; - on sépare d'un mélange sortant au sommet du premier réacteur d'oxydation (301) 10 le flux de diazote (28) et le flux de masse active oxydo-réductrice (26) dans un séparateur gaz/solide tel qu'un cyclone (303) ; - on envoie ledit flux de masse active partiellement ré-oxydée (26) vers ledit deuxième réacteur (300) au moyen d'une ligne de transport comprenant un siphon pour assurer l'étanchéité au gaz entre lesdits premier et deuxième réacteur 15 (301,300) ; et - à l'étape (c) on opère ledit deuxième réacteur d'oxydation (300) de manière à ce que la vitesse superficielle de l'air dans ledit deuxième réacteur soit comprise entre 3 et 10 m/s. 20\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on élève la pression de la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) avant son entrée dans la première zone d'oxydation (301).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la 25 mise en contact des particules de la masse active oxydo-réductrice réduite (25) et de la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) dans la première zone d'oxydation (201,301,401), et la mise en contact du flux de particules de la masse active oxydo-réductrice partiellement oxydées (26) et de l'air (20) dans la deuxième zone d'oxydation (200,300,400), se font à co-courant. 30\n<CLM>\1\tInstallation pour réaliser la combustion d'une charge hydrocarbonée selon l'une des revendications 1 à 10, comprenant : - au moins une zone de réduction pour réaliser l'étape (a) de combustion, comportant une entrée pour un flux de masse active oxydo-réductrice sous forme de 3039251 30 particules, une entrée pour ladite charge hydrocarbonée, une évacuation pour un flux gazeux et pour la masse active oxydo-réductrice réduite; - une première zone d'oxydation (201,301,401) pour réaliser la première étape d'oxydation (b), comportant une entrée reliée à l'évacuation de la masse active 5 oxydo-réductrice réduite (25) issue de la zone de réduction, une entrée pour la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b), une sortie pour le flux de diazote (28) et une évacuation pour le flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) ; - une deuxième zone d'oxydation (200,300,400) pour réaliser la deuxième étape 10 d'oxydation (c), comportant une entrée reliée à l'évacuation du flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) de la première zone d'oxydation (201,301,401), une entrée pour un flux d'air (20), une sortie pour le flux d'air appauvri en oxygène (21) et une évacuation d'un flux de masse active oxydoréductrice ré-oxydée (24) connectée la zone de réduction ; 15 - des moyens de division du flux d'air appauvri en oxygène (21) positionnés à la sortie du flux d'air appauvri en oxygène de la deuxième zone d'oxydation (200,300,400), comportant une première conduite pour envoyer la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) vers l'entrée d'air appauvri en oxygène de la première zone d'oxydation (201,301,401) et une deuxième conduite pour sortir de la 20 boucle chimique une deuxième fraction complémentaire du flux d'air appauvri en oxygène (21a) ; lesdites zones de réduction et d'oxydation comportant chacune des moyens de fluidisation. 25\n<CLM>\1\tInstallation selon la revendication 11, comprenant des moyens pour ajuster la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) à la quantité de masse active oxydo-réductrice réduite (25) introduite dans la première zone d'oxydation (201,301,401) de manière à obtenir un flux de diazote (28) comprenant une quantité de dioxygène donnée, de préférence une quantité de dioxygène inférieure ou égale 30 à 10 ppmv.\n<CLM>\1\tInstallation selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, dans laquelle : - la première zone d'oxydation (401) est un réacteur comportant une enceinte munie des moyens d'échange de chaleur et des moyens de fluidisation, lesdits moyens 3039251 31 d'échange de chaleur comportant un fluide caloporteur et une surface d'échange de chaleur en contact avec ledit fluide caloporteur et ladite masse active oxydoréductrice et séparant ledit fluide caloporteur de ladite masse active oxydoréductrice, lesdits moyens de fluidisation comportant des moyens d'injection de l'air 5 appauvri en oxygène pour former un lit fluidisé de particules, ledit lit fluidisé étant en contact avec la surface d'échange de chaleur, - l'évacuation pour le flux de diazote (28) est située dans une partie supérieure de l'enceinte, et - la sortie pour le flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée est 10 située dans une partie inférieure de l'enceinte connectée à l'entrée du flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) de la deuxième zone de réaction (400).\n<CLM>\1\tInstallation selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, comprenant : 15 - un premier réacteur d'oxydation de type riser (301) en tant que première zone d'oxydation ; - un deuxième réacteur d'oxydation de type riser (300) en tant que deuxième zone d'oxydation ; - un séparateur gaz/solide (303), tel qu'un cyclone, positionné en aval dudit premier 20 réacteur d'oxydation (301) de manière à recevoir un mélange sortant au sommet dudit premier réacteur d'oxydation (301), ledit mélange comprenant le flux de diazote (28) et le flux de masse active oxydo-réductrice partiellement ré-oxydée (26) ; - un siphon positionné sur une ligne de transport du flux de masse active 25 partiellement ré-oxydée (26) depuis ledit séparateur (303) vers le deuxième réacteur d'oxydation (300), pour assurer l'étanchéité au gaz entre lesdits premier et deuxième réacteurs d'oxydation (301,300).\n<CLM>\1\tInstallation selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant un 30 dispositif de compression (202,302), tel qu'un compresseur ou un soufflante, positionné sur la première conduite envoyant la première fraction du flux d'air appauvri en oxygène (21b) vers la première zone d'oxydation (201,301,401).