INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La charge hydrocarbonée lourde 101 peut typiquement posséder du soufre à une teneur supérieure à 0,5 % en poids, un résidu de carbone Conradson d’au moins 3 % en poids, des asphaltènes en C 7 à une teneur supérieure à 1 % en poids, des métaux de transition et/ou de post-transition et/ou métalloïdes à une teneur supérieure à 2 ppm en poids, et des métaux alcalins et/ou alcalino-terreux à une teneur supérieure à 2 ppm en poids.
Ces types de charges sont en effet généralement riches en impuretés comme des métaux, en particulier des métaux de transition (e.g. Ni, V) et/ou des métaux de post-transition, et/ou des métalloïdes, pour lesquels une teneur peut être supérieure à 2 ppm en poids, ou supérieure à 20 ppm en poids, et même supérieure à 100 ppm en poids, et également en métaux alcalins (e.g. Na) et/ou en métaux alcalino-terreux dont la teneur peut être supérieure à 2 ppm en poids, même supérieure à 5 ppm en poids, et même supérieure à 7 ppm en poids.
La teneur en soufre est en effet généralement supérieure à 0,5 % en poids, et même supérieure à 1 % en poids, ou même supérieure à 2 % en poids.
La teneur en asphaltènes en C 7 peut en effet être d’au moins 1 % en poids, et même supérieure à 3 % en poids.
Le résidu de carbone Conradson est en effet en général supérieur à 3 % en poids, et même d’au moins 5 % en poids. Le résidu de carbone Conradson est défini par la norme ASTM D 482 et représente la quantité de résidu de carbone produit après pyrolyse dans des conditions standards de température et de pression.
L’étape (a) comprend le mélange de ladite charge hydrocarbonée lourde 101 avec un composé chimique organique 102 comprenant au moins une fonction acide carboxylique et/ou au moins une fonction ester et/ou une fonction anhydride d’acide. Ce mélange forme ce qu’on appelle ici la première charge hydrocarbonée lourde conditionnée 103.
Cette étape est mise en œuvre avant l’étape (b) de mélange complet/intime avec une composition de précurseur de catalyseur qui conduira à la formation d’un catalyseur colloïdal ou moléculaire dispersé dans la charge hydrocarbonée lourde lorsqu’elle est mise à réagir avec du soufre.
De préférence, comme illustré sur le schéma de la , l’une au moins des deuxièmes extrémités 212 des brins 21 de câbles 20 d’une paire 20’ de câbles 20 donnée est reliée à la structure fixe 30, en particulier à la structure de suspension 31, par au moins un mécanisme d’amortissement 33. Bien entendu, le robot parallèle à câbles pourra être configuré de sorte que chacune des deuxièmes extrémités 212 des brins 21 de câbles 20 de la paire 20’ de câbles 20 donnée est reliée à la structure fixe 30, notamment à la structure de suspension 31, par au moins un mécanisme d’amortissement 33. En d’autres termes, chacune des liaisons 32 entre l’une des deuxièmes extrémités 212 de l’un des brins 21 de câbles 20 et l’une des structures de suspension 31 est équipée de préférence par au moins un mécanisme d’amortissement 33. Son objectif est de réduire au maximum le choc que la rupture d’un câble 20 pourrait provoquer sur le système dans son ensemble.
Lorsque la plateforme 10 mobile est dans une orientation de référence par rapport à la verticale Z , les premières extrémités 211 des brins 21 de câbles 20 d’une même paire 20’ de câbles 20 sont décalées verticalement d1’’ l’une de l’autre et sont décalées horizontalement d1’ l’une de l’autre (voir les figures 7A et 7B ). Le décalage s’entend du fait que les extrémités associées sont distantes l’une de l’autre, le décalage vertical correspondant à une distance non nulle séparant des projections de ces extrémités sur un axe vertical, et le décalage horizontal correspondant à une distance non nulle séparant des projections verticales de ces extrémités sur un plan horizontal.
Bien entendu, dans des configurations alternatives, on peut utiliser un tel robot parallèle à câbles 1 avec des brins 21 , 22 qui ne soient pas parallèles, pour une paire 20’ donnée de câbles 20.
Dans une deuxième variante du troisième mode de réalisation, le 3-hydroxypropionitrile au moins en partie d’origine renouvelable et non fossile est transformé en sel d’acide 3-hydroxypropionique par bioconversion par voie enzymatique en présence d’un biocatalyseur comprenant au moins une enzyme nitrilase, ledit sel d’acide 3-hydroxypropionique étant transformé en acide 3-hydroxypropionique, ledit acide 3-hydroxypropionique étant transformé enfin en acide acrylique.
L’acide acrylique peut ensuite être transformé en sel d’acrylate.
Dans un mode particulier applicable aux différents procédés décrits dans l’invention, le composé CN comprenant au moins une fonction nitrile, préférentiellement le (méth)acrylonitrile ou le 3-hydroxypropionitrile utilisés dans le procédé sont issus d’un processus de recyclage.
Dans ce mode particulier, le procédé selon l’invention comprend les étapes suivantes : - Recycler au moins une matière au moins en partie d’origine renouvelable et non fossile pour obtenir un composé comprenant au moins une fonction nitrile, et préférentiellement le (méth)acrylonitrile ou le 3-hydroxypropionitrile ; - Transformer ledit composé comprenant au moins une fonction nitrile, préférentiellement le (méth)acrylonitrile ou le 3-hydroxypropionitrile, en (méth)acrylamide ou en sel de (méth)acrylate ou en acide (méth)acrylique selon un des procédés précédemment décrits, ledit procédé comprenant au moins une étape de bioconversion par voie enzymatique en présence d’un biocatalyseur comprenant au moins une enzyme.
Dans ce mode particulier, le procédé selon l’invention comprend préférentiellement les étapes suivantes : - Recycler au moins une matière au moins en partie d’origine renouvelable et non pétrochimique pour obtenir du (méth)acrylonitrile ; - Hydrolyser ledit (méth)acrylonitrile avec au moins une enzyme nitrilase pour obtenir un (méth)acrylate d’ammonium, ou hydrolyser ledit (méth)acrylonitrile avec au moins une enzyme nitrile hydratase pour obtenir un (méth)acrylamide, ou hydrolyser ledit (méth)acrylonitrile avec au moins une enzyme nitrile hydratase pour obtenir un (méth)acrylamide puis hydrolyser le (méth)acrylamide obtenu avec au moins une enzyme amidase pour obtenir un (méth)acrylate d’ammonium.
Le procédé biologique d’obtention d’un monomère MO comprenant une insaturation éthylénique par bioconversion de (méth)acrylonitrile au moins en partie d’origine renouvelable et non fossile comprend au moins une étape d’hydrolyse enzymatique dudit (méth)acrylonitrile en présence d’un biocatalyseur comprenant au moins une enzyme. La bioconversion peut se faire dans un milieu aqueux, l’eau servant de solvant et de réactif. En ce qui concerne les étapes et les conditions du procédé, l’homme de métier pourra se référer aux connaissances déjà établies. Il pourra notamment consulter les connaissances établies sur les procédés de bioconversion du (méth)acrylonitrile en (méth)acrylamide, et par exemple se référer aux documents suivants : WO 03/066800, EP 2716754 ou encore EP 2719760.
Monomère selon l’invention L’invention concerne un monomère MO comprenant une insaturation éthylénique obtenu selon l’un des procédés précédemment décrits. Le monomère MO comprenant une insaturation éthylénique est préférentiellement le bio-(méth)acrylamide, le bio-(méth)acrylate d’ammonium ou le bio-acide (méth)acrylique. Le monomère est obtenu selon un procédé biologique comprenant au moins une étape de bioconversion par voie enzymatique en présence d’un biocatalyseur comprenant au moins une enzyme. Les mêmes modes et préférences développés dans la partie « procédé » s’appliquent à cette partie de la description concernant le monomère.
L’invention concerne un monomère MO comprenant au moins une insaturation éthylénique obtenu par bioconversion d’un composé CN comprenant au moins une fonction nitrile, ledit composé CN étant au moins en partie d’origine renouvelable et non fossile, ladite bioconversion comprenant au moins une étape de bioconversion par voie enzymatique en présence d’un biocatalyseur comprenant au moins une enzyme.
Dans l’invention et dans les différents modes de réalisation ci-après exposés, le composé CN comprenant au moins une fonction nitrile a préférentiellement une teneur en carbone biosourcé comprise entre 5% en poids et 100% en poids par rapport au poids total de carbone dans ledit composé, la teneur en carbone biosourcé étant mesurée selon la norme ASTM D6866-21, méthode B.
Dans l’ensemble de l’invention, le composé CN comprenant au moins une fonction nitrile est préférentiellement le (méth)acrylonitrile ou le 3-hydroxypropionitrile. Il comprend préférentiellement une seule fonction nitrile.
Dans l’ensemble de l’invention, le monomère MO comprenant une insaturation éthylénique est préférentiellement le (méth)acrylamide, le (méth)acrylate d’ammonium ou l’acide (méth)acrylique.
Dans l’invention et dans les différents modes de réalisation ci-après exposés, le monomère MO comprenant une insaturation éthylénique obtenu a préférentiellement une teneur en carbone biosourcé comprise entre 5% en poids et 100% en poids par rapport au poids total de carbone dans ledit monomère, la teneur en carbone biosourcé étant mesurée selon la norme ASTM D6866-21, méthode B.
Procédés et compositions pour l’amélioration de la peau Domaine de la divulgation La présente divulgation concerne des procédés d’amélioration de la peau en utilisant une combinaison unique d’un processus de traitement de la peau en conjonction avec certaines compositions de traitement de la peau.
On recense 3 types de technologies d’électrolyseurs de l’eau : 2 qui sont matures en électrolyte liquide, à savoir en milieu acide ou alcalin, et l’une en phase gaz à très haute température (SOEC) qui nécessite encore d’être optimisée. Les systèmes acides sont appelés électrolyseurs PEM (proton exchange membrane). Ils sont notamment équipés d’une membrane conductrice protonique (de type Nafion) qui assure à la fois la conductivité ionique de la cellule et l’étanchéité des gaz entre les 2 compartiments anodique et cathodique. Cette membrane reste un élément clé mais couteux dans ce type de cellule. En milieu alcalin, des films polymères poreux, dits diaphragmes (type polyethersulfone renforcé, sulfure de polyphenylene renforcé) jouent le rôle de membrane séparatrice. Ils permettent la circulation des ions hydroxydes de l’électrolyte, ce qui assure la conductivité ionique de la cellule mais sont beaucoup moins étanches au gaz que les PEM. La technologie haute température (moins mature) repose sur une céramique conductrice d’ions O 2- à haute température (>500°C°) utilisée en tant que membrane séparatrice/électrolyte.
Les électrolyseurs de type PEM qui fonctionnent en milieu concentré de protons permettent d’atteindre des densités de courant de l’ordre de 1 à 2 A/cm 2 , bien supérieures aux densités de courant affichées par les électrolyseurs alcalins. Ils présentent en outre une dynamique de réponse bien plus élevée. Reste que la stabilité des matériaux est évidemment soumise à rude épreuve au sein des milieux acides, ce qui nécessite l’utilisation de matériaux/métaux nobles. Les catalyseurs sont onéreux, on utilise typiquement du platine (Pt) à la cathode (HER) et de l’oxyde d’Iridium (IrO2) à l’anode (OER). Les catalyseurs en milieu alcalin sont généralement des alliages de Nickel qui restent moins chers et présentent une bonne stabilité.
La génération simultanée des gaz (oxygène et d'hydrogène) au sein de l’électrolyseur présente certaines limites. Notamment la vitesse de la réaction d’évolution d’hydrogène (HER) est nécessairement dépendante de la cinétique très lente de la réaction d’évolution d’oxygène (OER), ce qui nécessite d’imposer une surtension importante à la cellule électrochimique, et donc réduit l’efficacité énergétique de l’électrolyse. Les systèmes PEM, permettent de gérer des différences de pressions entre compartiments, ce qui n’est pas possible avec les systèmes alcalins qui nécessitent d’être à isopression au sein des compartiments cathodiques et anodiques.
La diffusion des gaz à travers la membrane (« gaz crossover ») reste problématique pour une efficacité optimale et est d’autant plus importante lors de régimes de fonctionnement lents. De tel mélanges de gaz nécessitent alors une post-purification de l’hydrogène.
Enfin, dans le cas d’un incident sur la membrane, la forte réactivité entre O 2 et H 2 représente un réel danger.
Une approche pour éviter ce type de scénarios peut consister à procéder à une électrolyse de l’eau de façon découplée, à savoir de produire un dégagement d’hydrogène et d’oxygène décalé dans le temps et/ou dans l’espace. Autrement dit, l’hydrogène et l’oxygène ne sont pas produits simultanément au sein du système, ce qui évite définitivement le potentiel mélange des gaz. Par conséquent, cette approche permet d’envisager des architectures de systèmes plus sécuritaires et potentiellement moins onéreuses.
Différents systèmes d’électrolyse de l’eau découplée sont répertoriés dans la littérature.
L’utilisation de médiateurs Redox a notamment été initiée par Cronin et al. ( Nat. Chem. 2013, 5 , 403–409) qui permet de découpler l’électrolyse de l’eau en 2 étapes sous polarisation. Dans un premier temps, le médiateur redox (par exemple l’acide phosphomolybdique (H3O+)[H2PMo12O40]) va être réduit à la cathode sous polarisation avec dégagement d’oxygène à l’anode. Puis dans un second temps, le médiateur réduit va être ré-oxydé à l’anode et l’hydrogène produit à la cathode. On retrouve la même approche par exemple dans (Wang et al., J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 13149) ou une électrode de polyaniline est utilisé comme couple redox intermédiaire.
D’autres approches mettent en présence une électrode faradique spécifique au contact d’une électrode de génération d’hydrogène.
Dans WO201784589, Yonggang et al. (Fudan University) décrivent un électrolyseur en milieu alcalin à 3 électrodes, à savoir une électrode catalytique de l’HER, une électrode catalytique de l’OER et une électrode intermédiaire de Ni(OH) 2 , qui permet ainsi de générer de l’hydrogène par une électrolyse de l’eau en 2 étapes de polarisation successive. L’électrode de Ni(OH) 2 a un potentiel redox certes plus élevé que celui d’oxydation de l’eau mais la cinétique de réaction de cette dernière est tellement lente que l’oxydation de Ni(OH) 2 a lieu préférentiellement. Dans un premier temps, le système composé de l’HER et de l’électrode de Ni(OH) 2 est chargé : les molécules d’eau sont réduites électrochimiquement en hydrogène à la cathode HER tandis que l’électrode d’hydroxyde de nickel (Ni(OH) 2 ) est oxydée en oxyhydroxyde de nickel (NiOOH). Dans un second temps, le système composé de l’électrode de NiOOH et de l’électrode OER est alors polarisé. L’électrode négative de NiOOH est électrochimiquement réduite et revient à son état initial de Ni(OH) 2 tandis que les ions hydroxydes s’oxydent en oxygène à l’électrode positive. Ce système permet donc de produire de façon décalée dans le temps l’hydrogène et l’oxygène sans requérir l’utilisation d’un diaphragme particulier. En revanche, le système nécessite finalement un potentiel global de charge suite au 2 polarisations supérieur au potentiel d’une électrolyse classique. La régénération de Ni(OH) 2 va nécessiter de soumettre une surtension importante sur l’électrode OER.
Dans US2020/040467, Rothschild et al . revendiquent quant à eux un système de génération d’oxygène mettant en présence deux électrodes dont l’une des électrodes redox à l’état oxydée est susceptible d’être réduite en l’absence de polarisation électrique pour générer de l’oxygène. Typiquement, une électrode positive de Ni(OH) 2 , qui présente une bonne réversibilité, est couplée à une électrode négative de réduction de l’eau (HER) au sein d’une cellule alcaline. Ainsi lors de la charge du système, l’hydrogène est généré à la cathode tandis que l’hydroxyde de nickel est oxydé en oxyhydroxyde de nickel (NiOOH) avec un bon rendement énergétique (du fait de la réversibilité du couple redox NiOOH/Ni(OH) 2 ). Une fois cette électrode complètement chargée, le système doit être stoppé et l’électrode régénérée. Cette demande décrit une régénération thermique de l’électrode de NiOOH. En chauffant la cellule à 95°C, l’électrode de NiOOH est réduite par l’eau en Ni(OH) 2 . Le système peut alors à nouveau être chargé et produire de l’hydrogène. Pour être pleinement pertinente en termes de gain sur l’efficacité énergétique, cette approche nécessite toutefois la présence d’une source chaude ne requérant pas l’utilisation de puissance électrique supplémentaire : ce qui signifie une implantation sur une zone adéquate, ce qui peut être limitant.
Une autre approche décrite dans WO2019/193283 consiste à mettre en œuvre un procédé électrochimique de production d'hydrogène gazeux par électrolyse puis conversion électrochimique d'ions H+ en hydrogène gazeux, soit par dépolarisation avec production d'énergie électrique (pile), soit par voie catalytique. Le procédé consiste essentiellement à mettre en œuvre, de manière découplée, une étape d'électrolyse d'un électrolyte produisant de l'oxygène gazeux et une étape de conversion électrochimique d'ions H+ en hydrogène gazeux dans une enceinte qui contient une phase liquide et une phase gazeuse non dissoute dans cette phase liquide. Un tel procédé met en œuvre trois électrodes.
Buts de l’invention L’invention a en particulier pour but de résoudre le problème technique consistant à fournir un dispositif et procédé d’électrolyse découplée de l’eau.
L’invention a en particulier pour but de résoudre le problème technique consistant à fournir un dispositif et procédé de production d’hydrogène et d’oxygène.
L’invention a pour but de résoudre ces problèmes techniques avec un bon rendement de conversion dans la production d’hydrogène et/ou d’oxygène, et de préférence en assurant une bonne sécurité de l’ensemble.
En outre, la présente invention a en particulier pour but de résoudre le problème technique consistant à simplifier et d’optimiser les systèmes antérieurs.
La est un schéma fonctionnel illustrant un exemple d’un procédé et d’un système d’hydroconversion à lit hybride selon l’invention.
La est un graphique montrant la tendance à l’encrassement d’exemples de charges hydrocarbonées conditionnées telles que préparées dans le procédé d’hydroconversion à lit hybride selon l’invention et selon l’art antérieur.
L’objet de l’invention est de fournir des procédés et des systèmes d’hydroconversion en lit hybride pour l’amélioration de la qualité d’une charge hydrocarbonée lourde.
De tels procédés et systèmes pour l’hydroconversion de charge hydrocarbonée lourde emploient un système de catalyseur double qui comporte un catalyseur moléculaire ou colloïdal dispersé dans la charge hydrocarbonée lourde et un catalyseur supporté poreux. Ils emploient également un additif organique mélangé avec la charge hydrocarbonée lourde, avant d’utiliser le système de catalyseur double dans un ou plusieurs réacteurs à lit bouillonnant, chacun desquels comprenant une phase solide comprenant un lit expansé d’un catalyseur supporté poreux, une phase d’hydrocarbure liquide comprenant la charge hydrocarbonée lourde, le catalyseur colloïdal ou moléculaire dispersé dans celle-ci et l’additif organique, et une phase gazeuse comprenant de l’hydrogène gazeux.
Les procédés et systèmes d’hydroconversion en lit hybride de l’invention réduisent l’encrassement des installations, et notamment l’encrassement dans des installations en amont du ou des réacteur(s) d’hydroconversion, en particulier dans des installations de préchauffage de la charge avant sa conversion dans le(s) réacteur(s) d’hydroconversion hybride(s), et peuvent traiter efficacement les asphaltènes, réduire ou éliminer la formation de précurseurs de coke et de sédiments, augmenter le taux de conversion notamment en permettant de réaliser l’hydroconversion à haute température, et éliminer des zones exemptes de catalyseur qui existeraient sinon dans un ou des réacteur(s) d’hydroconversion à lit bouillonnant conventionnel(s) et des installations de traitement en aval. Les procédés et systèmes d’hydroconversion en lit hybride de l’invention permettent également l’utilisation plus efficace du catalyseur supporté poreux, et du système de catalyseur double combiné.
Terminologie Certaines définitions sont données ci-dessous, bien que plus de détails sur les objets définis ci-après sont donnés plus loin dans la description.
Le terme « hydroconversion » fait référence à un procédé dont le but principal est de réduire la plage de point d’ébullition d’une charge hydrocarbonée lourde et dans lequel une partie substantielle de la charge est convertie en des produits dotés de plages de point d’ébullition plus basses que celles de la charge d’origine. L’hydroconversion implique généralement la fragmentation de molécules d’hydrocarbure plus grandes en fragments moléculaires plus petits possédant un nombre d’atomes de carbone plus petit et un rapport hydrogène sur carbone plus élevé. Les réactions mises en œuvre pendant l’hydroconversion permettent de réduire la taille de molécules d’hydrocarbure, principalement par clivage de liaisons carbone–carbone, en la présence d’hydrogène afin de saturer les liaisons coupées et les cycles aromatiques. Le mécanisme par lequel l’hydroconversion se produit implique typiquement la formation de radicaux libres d’hydrocarbure pendant la fragmentation principalement par craquage thermique, suivie du coiffage des terminaisons ou fragments de radicaux libres avec de l’hydrogène en la présence de sites de catalyseur actifs. Bien sûr, pendant un procédé d’hydroconversion, d’autres réactions typiquement associées à de l’« hydrotraitement » peuvent se produire, comme l’élimination de soufre et d’azote de la charge ainsi que la saturation d’oléfines.
Le terme « hydrocracking » est souvent utilisé comme synonyme d’ « hydroconversion » selon la terminologie anglaise, bien que « l’hydrocracking » fasse plutôt référence à un procédé similaire à une hydroconversion mais dans lequel le craquage de molécules d’hydrocarbure est principalement un craquage catalytique, c’est-à-dire un craquage se produisant en la présence d’un catalyseur d’hydrocraquage possédant une phase responsable de l’activité de craquage, par exemple des sites acides tels que contenus dans une argile ou des zéolithes. Selon la terminologie française par exemple, l’hydrocracking, qui peut être traduit par « hydrocraquage », fait généralement référence à cette dernière définition (craquage catalytique), et son usage est par exemple plutôt réservé pour le cas de distillats sous vide comme charges hydrocarbonées devant être converties, alors que le terme français « hydroconversion » est généralement réservé à la conversion de charges hydrocarbonées lourdes comme des résidus atmosphériques et sous vide (mais pas seulement).
Le terme « hydrotraitement » fait référence à une opération plus douce dont le but principal est d’éliminer des impuretés telles que le soufre, l’azote, l’oxygène, des halogénures, et des traces de métaux de la charge et de saturer des oléfines et/ou de stabiliser des radicaux libres d’hydrocarbure en les mettant à réagir avec de l’hydrogène plutôt que de les laisser réagir avec eux-mêmes. Le but principal n’est pas de changer la plage de point d’ébullition de la charge. L’hydrotraitement est mis en œuvre le plus souvent à l’aide d’un réacteur à lit fixe, bien que d’autres réacteurs d’hydroprocessing puissent également être utilisés pour l’hydrotraitement, par un exemple un réacteur d’hydrotraitement à lit bouillonnant.
Le terme « hydroprocessing » fait référence d’une manière générale à la fois à des procédés « d’hydroconversion »/« d’hydrocraquage » et d’« hydrotraitement ».