INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La phase aqueuse est ajoutée à la phase organique sous cisaillement pour former une émulsion. L’émulsion est alors dégazée avec un flux d’azote pendant 30 minutes tout en maintenant la température à 20°C. A l’issue de ce temps, 0,75 g de métabisulfite de sodium en solution (à 0,01% en en poids dans l’eau) est injecté pendant 90 minutes. La température de polymérisation est maintenue entre 40 et 55°C. Les monomères résiduels sont mis en réaction en ajoutant 0,4 g d’une solution de bisulfite de sodium (à 40% en concentration massique).
Une émulsion inverse E1 contenant 33% en poids d’un copolymère P1 d’acrylamide et d’acrylate de sodium est ainsi obtenue.
Exemple 2 – Préparation d’une dispersion D1 de polymère P1
L’émulsion inverse E1 de polymère P1 obtenue dans l’exemple 1 est chauffée à 90°C dans une atmosphère à pression réduite (100 millibars) afin d’évaporer l’eau et les fractions les plus légères de l’huile. Une dispersion D1 contenant 55,5% en poids de polymère P1 est ainsi obtenue. Cette dispersion contient moins de 10% d’eau.
Exemple 3 (contre-exemple) - Préparation d’un fluide d’injection F1 de polymère P1
Un agent inverseur, alcool gras éthoxylé (Lutensol TO89®) est ajouté à hauteur de 10% en poids à la dispersion D1 . Un fluide d’injection F1 contenant 50% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Exemple 4 - Préparation d’un fluide d’injection F2 de polymère P1
La dispersion D1 obtenue dans l’exemple 2 est diluée en ajoutant 18% d’une solution aqueuse saturée en chlorure de sodium et 10% d’agent inverseur (Lutensol TO89®). Un fluide d’injection F2 contenant 40% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Exemple 5 - Préparation d’un fluide d’injection F3 de polymère P1
La dispersion D1 obtenue dans l’exemple 2 est diluée en ajoutant 18% en poids d’une solution aqueuse saturée en chlorure d’ammonium et 10% d’agent inverseur (Lutensol TO89®). Un fluide d’injection F3 contenant 40% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Exemple 6 - Préparation d’un fluide d’injection F4 de polymère P1
La dispersion D1 obtenue dans l’exemple 2 est diluée en ajoutant 18% en poids d’une solution aqueuse saturée en thiocyanate d’ammonium et 10% d’agent inverseur (Lutensol TO89®). Un fluide d’injection F4 contenant 40% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Exemple 7 - Préparation d’un fluide d’injection F5 de polymère P1
La dispersion D1 obtenue dans l’exemple 2 est diluée en ajoutant 18% en poids d’une solution aqueuse saturée en sulfate d’ammonium et 10% d’agent inverseur (Lutensol TO89®). Un fluide d’injection F5 contenant 40% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Exemple 8 - Préparation d’un fluide d’injection F6 de polymère P1
La dispersion D1 obtenue dans l’exemple 2 est diluée en ajoutant 18% en poids d’une solution aqueuse saturée en thiosulfate d’ammonium et 10% d’agent inverseur (Lutensol TO89 ®). Un fluide d’injection F6 contenant 40% en poids de polymère P1 est ainsi obtenu.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’oxycombustion comprend au moins un réacteur utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - un réacteur opérant en lit fluidisé ; - température comprise entre 500°C et 1000°C ; - pression comprise entre 0,1 MPa et 3 MPa ; - injection d’un gaz comprenant au moins 80% poids d’oxygène.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle de WGS comprend au moins un réacteur utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - température comprise entre 250°C et 450°C, préférentiellement comprise entre 300°C et 500°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 310°C et 450°C ; - pression comprise entre 0,1 MPa et 5 MPa, préférentiellement comprise entre 0,2 MPa et 4 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 0,5 MPa et 3 MPa ; - un ratio molaire H2O/CO compris entre 1 et 4, préférablement entre 1,5 et 2,5, très préférablement entre 1,8 et 2,2, tel que de 2 (± 0,1) ; - la vitesse spatiale du gaz à l'entrée du réacteur comprise entre 1000 mL/g cata /h et 30000 mL/g cata /h ;
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section réactionnelle d'aromatisation du CO2 comprend au moins un réacteur utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - température comprise entre 280°C et 350°C, préférentiellement comprise entre 300°C et 400°C, et plus préférentiellement encore comprise entre 320°C et 380°C ; - pression comprise entre 0,1 MPa et 10 MPa, préférentiellement comprise entre 0,5 MPa et 8 MPa, et plus préférentiellement comprise entre 2 MPa et 4 MPa ; - vitesse spatiale du gaz à l'entrée du réacteur comprise entre 500 mL/g cata /h et 3000 mL/g cata /h.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé comprend en outre d’alimenter une section d’électrolyse de l’eau avec de l’eau produite par la section réactionnelle d'aromatisation du CO2 pour produire de l’oxygène recyclé vers l’unité d’oxycombustion et produire de l’hydrogène recyclé vers la section réactionnelle de WGS et/ou la section réactionnelle d’aromatisation du CO2.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, la section d’électrolyse de l’eau comprend au moins un réacteur utilisé dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - température comprise entre 60°C et 90°C ; - pression comprise entre 0,1 MPa et 20 MPa, de préférence entre 0,1 MPa et 4 MPa ; - électrolyte comprenant du KOH ; - électrodes comprenant un alliage métallique ; - diaphragme comprenant de l’amiante, du polytétrafluoroéthylène et/ou de l’oxyde de nickel.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation, l’unité d’isomérisation comprend une zone d’isomérisation en phase gaz et/ou une zone d’isomérisation en phase liquide, dans lequel la zone d’isomérisation en phase gaz est utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - température supérieure à 300°C ; - pression inférieure à 4,0 MPa ; - vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h -1 ; - rapport molaire hydrogène sur hydrocarbure inférieur à 10 ; - en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l’ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d’oxygène, et au moins un métal du groupe VIII de teneur comprise entre 0,1% en poids et 0,3% en poids, bornes incluses, et dans lequel la zone d’isomérisation en phase liquide est utilisée dans au moins une des conditions opératoires suivantes : - température inférieure à 300 C ; - pression inférieure à 4 MPa ; - vitesse spatiale horaire inférieure à 10 h -1 ; - en présence d’un catalyseur comportant au moins une zéolithe présentant des canaux dont l'ouverture est définie par un anneau à 10 ou 12 atomes d'oxygène.
Liste des figures La montre une représentation schématique d’un dispositif selon la présente invention permettant de produire des composés aromatiques à partir d’une charge hydrocarbonée riche en oxygène.
La présente invention peut se définir comme un dispositif et un procédé comprenant un enchainement d’opérations unitaires permettant de produire du paraxylène et du benzène à partir de composés hydrocarbonés riches en oxygène tels que de la biomasse.
Le dispositif et le procédé selon l’invention sont caractérisés en ce qu’ils comprennent et utilisent les unités catalytiques et les unités de séparation connus de l’homme du métier pour produire du benzène et du paraxylène, unités que l’on trouve habituellement dans les complexes aromatiques.
Une des caractéristiques de la présente invention peut être résumée en l'utilisation de CO2 et du CO, sous-produit d’une unité d’oxycombustion de composés hydrocarbonés riches en oxygène (e.g. présentant une teneur en oxygène élémentaire au moins supérieure à 1% poids, préférentiellement au moins 3% poids, très préférentiellement au moins 5% poids) et de préférence de biomasse, pour augmenter la production de composés aromatiques.
Avantageusement, la combinaison d'une section réactionnelle d’aromatisation du CO2, et de l’introduction des composés aromatiques issus de la section d’aromatisation du CO2 dans le complexe aromatique permet la production d'aromatiques produits par oxycombustion de composés riches en oxygène.
Préférablement, l’utilisation d’une section d’électrolyse de l’eau produite par la section d’oxycombustion de la biomasse permet en outre de préserver le caractère biosourcé des composés aromatiques produits par le procédé selon l’invention.
Le domaine des bioplastiques est particulièrement novateur en ce qui concerne la réutilisation de matière organique comme charge ou comme matrice. En plus d’offrir un avantage économique certain du fait de la réutilisation de déchets organiques (ayant une valeur unitaire faible, voire nulle), les bioplastiques peuvent créer un cercle vertueux avec les particuliers et les industriels désireux de se débarrasser de leurs déchets. Cette matière organique pourra alors être utilisée lors de la fabrication de bioplastiques dont ces mêmes particuliers et industriels pourront ainsi bénéficier.
Afin de répondre aux problématiques évoquées précédemment, l’invention souhaite atteindre au moins un des buts suivants :
L’invention a pour but de résoudre le problème technique qu’est la surproduction de déchets plastiques par la fabrication d’un bioplastique pouvant se biodégrader naturellement en quelques jours sans avoir à être composté industriellement. L’invention a également pour but de proposer un matériau répondant aux besoins de l’industrie, et en particulier aux besoins en plastiques à usage unique ou à faible durée de vie, présentant des propriétés mécaniques similaires aux alternatives d’origine pétrochimique. L’invention a également pour but de proposer un matériau à base de cellulose permettant de fabriquer une gamme de produits variée aux propriétés adaptables. L’invention a également pour but de proposer un protocole permettant la fabrication des bioplastiques évoqués dans les objectifs précédents.
Cette invention repose sur la fabrication d’un bioplastique ayant notamment pour matières premières des graminées et des déchets verts non ligneux (sont regroupés sous cette appellation, dans le cadre de cette invention, entre autres, les végétaux suivants : feuilles mortes, résidus de tonte, mauvaises herbes, fleurs fanées). Ceux-ci agissent comme une charge permettant de renforcer les caractéristiques mécaniques du polymère fabriqué. Une des particularités de cette invention est l’utilisation indifférente de plusieurs végétaux comme source de cellulose. Un second composant, la glycérine, est également employé afin de modifier l’élasticité du matériau. La glycérine est un sous-produit de la transformation d’huiles et de graisses végétales, et est donc également d’origine naturelle. Selon une possibilité préférentielle, la matrice de bioplastique est produite à base d’amidon issu de farine de blé.
Les graminées et les déchets verts ne sont pas utilisés directement. Il est nécessaire dans un premier temps d’extraire leurs différents composants ; la cellulose étant en particulier la substance d’intérêt. Néanmoins, une des particularités de cette invention est d’offrir la possibilité d’une extraction en plusieurs étapes, offrant la possibilité de récupérer tous les extractibles des graminées et des déchets verts. Ces extractibles, en plus de la cellulose précédemment citée, sont la lignine et l’hémicellulose (qui à eux trois forment les composants lignocellulosiques des déchets verts). Cette invention met donc l’emphase sur la récupération et le réemploi en tant que matières premières des principaux constituants des graminées et des déchets verts. Le bioplastique selon l’invention permet de ce fait d’importants gains économiques au travers de la réutilisation de déchets, une matière première peu onéreuse.
Le bioplastique selon cette invention est obtenu via moulage afin d’obtenir des feuilles de bioplastique, qui pourront par la suite être usinées en fonction des besoins de l’utilisateur. Selon une possibilité, les feuilles de bioplastiques obtenues en suivant le protocole détaillé plus bas peuvent ensuite être thermoformées. Le bioplastique selon l’invention est semi-transparent, flexible, ductile, lisse, d’une épaisseur inférieure à 1 millimètre, et d’une masse surfacique comprise entre 80 grammes par mètre carré et 200 grammes par mètre carré.
De plus, le bioplastique selon l’invention a également comme avantage de pouvoir se biodégrader entièrement en quelques jours une fois enterré, tout en ne nécessitant pas d’être composté industriellement.
Cette invention se veut innovante notamment dans sa considération des impacts environnementaux imputables aux différentes phases de la vie du bioplastique fabriqué. Une attention toute particulière a été portée sur l’utilisation de réactifs chimiques qui peuvent aisément être neutralisés lors de la fabrication afin d’être sans danger lors de la fin de vie du bioplastique selon l’invention. Du fait de sa composition, le bioplastique selon l’invention ne pollue pas les sols et les eaux dans lesquels il se décompose. L’incinération du bioplastique selon l’invention peut aussi être envisagée, puisque les particules émises lors de sa combustion ne contiennent que très peu d’éléments nocifs, étant donnée de l’unique présence de matières premières d’origine naturelle dans le matériau. Le bioplastique selon l’invention a donc comme caractéristique de ne pas être toxique pour l’environnement lors de sa fin de vie (que ce soit lors de sa biodégradation, de son incinération ou lors de son recyclage).
Cette invention repose également sur le protocole de fabrication de bioplastique en utilisant les composants évoqués précédemment. Ce protocole se décompose en deux étapes principales : l’extraction et la purification des composants des graminées et des déchets verts d’une part, et la fabrication du bioplastique d'autre part.
Brève description des figures Graphique décrivant l’évolution de la masse du bioplastique selon l’invention (en pourcentage) en fonction de la durée pendant laquelle il a été enterré (en jours). L’évolution de la masse est décrite via le pourcentage de masse perdue par rapport à la masse initiale du bioplastique. Le pourcentage évolue jusqu’à 100% de perte de masse (ce qui correspond donc à la dégradation complète du bioplastique selon l’invention) après environ 10 jours.
Graphique décrivant la réaction du bioplastique selon l’invention lorsqu’il est soumis à un essai de traction. Cette courbe trace l’élongation du matériau (sans dimension) en fonction de la contrainte exercée (en mégapascals). Sur cette courbe sont également représentées graphiquement la valeur de la résistance élastique du bioplastique (σ E , contrainte à partir de laquelle le matériau subit une déformation irréversible), la résistance à la traction (σ A , contrainte la plus élevée supportée par le matériau), l’élongation de la résistance élastique (ε E , valeur de l’élongation lorsque la résistance élastique est atteinte) et l’élongation maximale (ε max , valeur de l’élongation du matériau après rupture).
Graphique comparant les essais de traction du bioplastique selon l’invention et d’un bioplastique à base d’amidon de blé sans ajout de cellulose, et trace l’élongation des deux matériaux (sans dimension) en fonction de la contrainte exercée (en mégapascals). Ces courbes permettent de mettre en évidence les différences des caractéristiques mécaniques entre les deux matériaux, et notamment de présenter les avantages de l’invention.
Graphique décrivant les capacités d’absorption du bioplastique selon l’invention après immersion dans de l’eau. La courbe met en relation le gain de masse du matériau (en pourcentage) en fonction du temps immergé (en minutes). Après une hausse rapide de la masse (une hausse de près de 200% de sa masse initiale en environ 5 minutes), le bioplastique selon l’invention atteint une saturation en eau correspondant à un gain de masse de 320% après 90 minutes d’immersion.
Graphique décrivant la perte de masse du bioplastique selon l’invention (en pourcentage) après une immersion dans l’eau d’une durée variable (en minutes). La courbe met en évidence une perte de masse de près de 20% dès les premières minutes d’immersion, et près de 50% de la masse du bioplastique est perdue après une immersion d’au moins 50 minutes.
Graphique décrivant l’évolution de la masse du bioplastique selon l’invention (en pourcentage) lorsque le matériau est immergé dans l’eau (en minutes). La considère à la fois le gain de masse dû à l’absorption du liquide ( ) et la perte de masse due à la dégradation du matériau par l’eau ( ). Le bioplastique atteint une masse maximale après environ 30 minutes d’immersion (augmentation de la masse d’environ 150%) avant de diminuer progressivement.
Description détaillée Ce brevet d’invention propose un bioplastique comprenant notamment de l’amidon, de la cellulose et de la glycérine, et un protocole permettant sa fabrication. L’amidon provient préférentiellement de farine de blé. Selon une autre possibilité, l’amidon nécessaire à ce protocole peut provenir, en partie ou intégralement, de maïs, de pomme de terre, de riz, de manioc, ou de toute autre origine selon la source qui est la plus facilement disponible localement. La cellulose provient de biomasse préférentiellement composée de graminées ayant été tondues et considérées comme des déchets organiques. La biomasse peut également être composée, dans son entièreté ou en partie, de déchets verts non ligneux (les déchets verts ligneux n’étant pas considérés du fait de leur composition plus faible en cellulose). La glycérine est le plastifiant de préférence, mais celui-ci peut être choisi parmi les esters, les esters de glycérine, les esters à base d’huiles végétales, les esters à base de polyols d’origine végétale ou les huiles végétales modifiées. La présente invention propose un protocole générique qui peut être adapté à une masse sèche de biomasse différente en modifiant proportionnellement les volumes et masses des composants et réactifs.
Préférentiellement au moins une portion de l’eau de la solution S est extraite du distillat de l’émulsion E .
Avantageusement, les sels de la solution aqueuse S sont des sels alcalins ou alcalino-terreux ou d’ammonium ou des sels organiques ou un mélange de ces sels. Plus préférentiellement, les sels sont choisis parmi le chlorure de sodium, le sulfate d’ammonium, le thiosulfate d’ammonium, le chlorure d’ammonium, le chlorure de choline, les sels de monosaccharides ou un mélange de ces sels.
Après l’étape c) du procédé d’obtention du fluide F d’autres composés connus de l’homme de l’art, peuvent être ajoutés comme ceux cités dans le document SPE 152596, par exemple :
Des biocides pour éviter le développement de bactéries en particulier sulfato réductrices pouvant former des masses visqueuses réduisant les surfaces de passage. On peut citer, par exemple, le glutaraldéhyde, qui est le plus utilisé, ou encore le formaldéhyde ou les isothiazolinones, et/ou Des réducteurs d’oxygène comme le bisulfite d’ammonium pour éviter la destruction des autres composants par oxydation et la corrosion des tubes d’injection, et/ou Des additifs anticorrosion pour protéger les tubes contre l’oxydation par les quantités résiduelles d’oxygène, tel que le N,N-diméthylformamide, et/ou Des lubrifiants comme les distillats d’huile, et/ou Des chélatants pour le fer comme l’acide citrique, l’EDTA (éthylène diamine tétra-acétique), les phosphonates, et/ou Des produits antitartres comme les phosphates, les phosphonates, les polyacrylates ou l’éthylène glycol.
La présente invention concerne donc également un procédé de préparation d’un fluide d’injection F comprenant les étapes suivantes :
On prépare par polymérisation radicalaire une émulsion inverse E comprenant entre 15% et 40 % en poids d’un polymère hydrosoluble synthétique P de poids moléculaire moyen en poids supérieur ou égal à 1 million de daltons, entre 20 et 60% en poids d’eau et au moins un solvant hydrocarboné, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de l’émulsion E , On distille l’émulsion inverse E pour obtenir une dispersion D comprenant entre 40 et 60% en poids de particules de polymère P , moins de 10% en poids d’eau et au moins un solvant hydrocarboné, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de la dispersion D , On dilue la dispersion D avec 1% à 15% en poids d’une solution aqueuse S comprenant entre 20 et 60% en poids de sels, les pourcentages étant exprimés en poids par rapport au poids de la dispersion D .
Les étapes du procédé sont telles que décrites ci-dessus.
Un deuxième aspect de l’invention concerne aussi un procédé de fracturation hydraulique d’un réservoir souterrain d’huile ou de gaz non conventionnel, comprenant la préparation d’un fluide d’injection F tel que décrit précédemment, la mise en solution dans une eau salée et l’injection dudit fluide de fracturation F dans une formation souterraine.
L’injection est réalisée sous pression de manière à créer des fractures réparties tout le long du puits de production.
Préalablement à son injection dans la formation souterraine, le fluide d’injection F obtenu par le procédé de l’invention est mis en solution dans une eau salée pour avoir une concentration en polymère comprise entre 0,01 et 10 g/L dans cette eau salée.
Les eaux salées sont des eaux de mers ou peuvent être préparées avantageusement avec des sels monovalents et / ou polyvalents ou leurs combinaisons.
Les exemples de sels incluent, sans limitation, les sels de sodium, de lithium, de potassium, d'aluminium, d'ammonium, de phosphate, de sulfate, de magnésium, de baryum, de nitrate et autres sels inorganiques et leurs mélanges.
Les eaux salées contiennent de préférence au moins l'un des éléments suivants : chlorure de sodium, chlorure de calcium, bromure de sodium, bromure de calcium, chlorure de baryum, chlorure de magnésium, bromure de zinc, formiate de sodium et formiate de potassium.
Préférentiellement l’eau salée utilisée pour la mise en solution du fluide d’injection F contient plus de 70 000 ppm de sels et préférentiellement plus de 100 000 ppm de sels, de préférence, la saumure contient de 70 000 à 350 000 ppm de sels, de préférence de 100 000 à 350 000 ppm.
Préférentiellement le ratio divalent R+= ratio massique : sels divalents/ sels totaux de l’eau salée est supérieur ou égal à 0,20 et encore plus préférentiellement R+ ≥ 0,25.
Préférentiellement, pour l’injection du fluide d’injection F dans la formation souterraine au moins un agent de soutènement est ajouté avant ou après sa mise en solution dans l’eau salée.
De préférence, au moins un agent de soutènement est ajouté avant l’étape a), et/ou entre l’étape a) et l’étape b), et/ou entre l’étape b) et l’étape c), et/ou après l’étape c) du procédé de préparation du fluide d’injection.
L’agent de soutènement peut être choisi de façon non restrictive parmi le sable, la céramique, la bauxite, les billes de verre, et le sable imprégné de résine. Il représente avantageusement de 0,5 à 40%, plus préférentiellement de 1 à 25% et encore plus préférentiellement de 1,5 à 20%, en poids par rapport au poids total du fluide d’injection F pour la fracturation hydraulique.
Optionnellement, avant, durant ou après la création des fractures, on injecte dans le réservoir au moins un composé oxydant et/ou au moins un composé tensioactif.
L’injection de tensioactif permet d’éliminer la mouillabilité avec la roche, tandis que l’injection du composé oxydant détruit le copolymère. Dans les deux cas, l’injection permet de rétablir une viscosité de fluide proche de celle de l’eau.
Comme composé oxydant, on peut citer la javel (solution aqueuse d’un sel d’hypochlorite), l’eau oxygénée, l’ozone, les chloramines, les persulfates, les permanganates ou les perchlorates.
La nature chimique du (ou des) composé(s) tensio-actif(s) n’est pas critique. Ils peuvent être anioniques, non ioniques, amphotères, zwitterioniques et/ou cationiques. De préférence, le(s) composé(s) tensio-actif(s) de l’invention porte(nt) des charges anioniques.