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PROCEDE DE PREPARATION D’ANHYDRIDE CYCLIQUE A PARTIR D’UN ACIDE CARBOXYLIQUE INSATURE Domaine technique de l'invention La présente invention concerne un procédé de préparation d’un anhydride cyclique comme l’anhydride succinique et l’anhydride méthyle succinique à partir d’un acide carboxylique insaturé comme l’acide acrylique ou l’acide crotonique.
Arrière-plan technique L’anhydride succinique est une molécule d’intérêt industriel. L’anhydride succinique est utilisé comme monomère, par exemple, lors de la synthèse de polyesters aliphatiques via une copolymérisation catalytique avec un époxyde. L’anhydride succinique peut également être un intermédiaire dans la synthèse d’autres molécules d’intérêt : son hydratation donne le diacide correspondant, l’acide succinique, et sa déshydrogénation donne la γ-butyrolactone (GBL) puis le 1,4-butanediol (BDO), qui peut à son tour être déshydraté en tétrahydrofurane (THF). Ces réactions sont schématisées en .
Actuellement, le procédé industriel utilisé pour la synthèse d’anhydride succinique s’appuie sur l’hydrogénation de l’anhydride maléique catalysée par des complexes métalliques typiques de réactions d’hydrogénation, tels que le nickel de Raney ou le palladium, à des températures allant de 120 à 180°C, et à des pressions de dihydrogène allant de 5 à 40 bar (Fumagalli, C. Succinic Acid and Succinic Anhydride. In Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology ; 2006.).
D’autres procédés de synthèse d’anhydride succinique sont illustrés en .
Les voies de synthèse actuelles de l’anhydride succinique présentent certains inconvénients. Dans le cas de la voie de synthèse la plus utilisée dans l’industrie qui est l’hydrogénation de l’anhydride maléique, ce dernier est un composé pétrosourcé, la réaction nécessite une catalyse par des métaux précieux, et ce dans des conditions de température élevées (supérieures à 120°C) ce qui augmente la consommation énergétique nécessaire à la synthèse.
Yamamoto et al. (Yamamoto, T., Igarashi, K., Komiya, S., & Yamamoto, A., Journal of the American Chemical Society , 1980 , 102 (25), 7448-7456.), a décrit la carbonylation de l’acide acrylique conduisant, en plusieurs étapes, à l’anhydride succinique comme montré en . Cette réaction nécessite une quantité stœchiométrique de nickel, et des conditions particulières pour l’acide acrylique, notamment une température inférieure à la température ambiante (20 - 25°C) pour éviter sa polymérisation. Outre la polymérisation de l’acide acrylique, les autres inconvénients de cette voie de synthèse sont la toxicité du nickel utilisé en quantité stœchiométrique et la présence d’étapes multiples nécessitant des purifications intermédiaires résultant en des rendements faibles, et des coûts de traitements et de séparation importants.
Il existe donc un réel besoin d’un procédé permettant la synthèse de l’anhydride succinique de manière durable à partir de réactifs qui peuvent être biosourcés et dans des conditions de pression et de température relativement douces pour réduire la consommation énergétique nécessaire à la synthèse de l’anhydride succinique.
Le procédé de synthèse de l’anhydride succinique devra être facile à mettre en œuvre et intéressant sur le plan industriel. Alors que le procédé industriel actuel nécessite l’utilisation des métaux précieux, un procédé qui offrirait le choix entre métaux précieux et non précieux serait très avantageux.
Il devra pouvoir, en outre, s’appliquer à la synthèse de dérivés de l’anhydride succinique.
La présente invention a précisément pour but de répondre à ces besoins en fournissant un procédé de préparation d’un anhydride cyclique de formule (I)
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Afin de faire face à la dépendance énergétique aux hydrocarbures fossiles, une des solutions les plus prometteuses est la production de gaz de synthèse (Syngaz) et de molécules d’intérêt à partir de la biomasse et/ou de déchets carbonés (ressource).
La valorisation de produits carbonés (biomasse et déchets) peut être effectuée par un procédé de gazéification (thermo-conversion) dans un réacteur à flux entrainé (RFE). Ce procédé consiste à gazéifier la ressource, typiquement à des températures allant de 900 °C à 1400°C et des pressions allant de 1 à 30 bar, pour obtenir un gaz de synthèse composé essentiellement de monoxyde de carbone (CO), de dihydrogène (H 2 ) et de dioxyde de carbone (CO 2 ). A partir de CO et d'H 2 , il est alors possible d'obtenir des chaînes d’hydrocarbures CH 2 semblables à celles provenant des hydrocarbures d’origine fossile et ainsi fabriquer un carburant de synthèse. Le carbone est ainsi valorisé sous forme de méthane ou de syngaz pour produire des carburants.
Le procédé de gazéification permet également de co-générer de la chaleur et de l’électricité.
Classiquement, avant de mettre en œuvre l’étape de gazéification, la ressource est prétraitée mécaniquement, à travers une étape de broyage pour adapter la taille des particules au système de convoyage et d’injection des réacteurs de gazéification (typiquement inférieure à 2mm). Cette étape est réalisée au moyen des différentes technologies de broyage, par exemple broyeur à couteaux, à marteaux, à chaine, etc.
L’étape de broyage conduit également à la formation de particules fines (<200 µm). Les poudres fines contenant des composants ligno-cellulosiques sont cohésives et allongées, ce qui conduit à des difficultés d’écoulement à cause de l’attraction électrostatique (forces de Van der Waals) entre les parois des réacteurs et la poudre. Ces fines particules, généralement difficiles à convoyer, augmentent aussi les risques ATEX (atmosphère explosive) et occasionnent des problèmes de blocage dans tout le système, conduisant à l’arrêt du procédé.
Pour éviter ces inconvénients, les particules fines (<200 µm) sont séparées des autres particules par des équipements de criblage industriel et elles ne sont en général peu ou pas valorisées.
Or, la fraction des fines peut ainsi représenter de 20 à 50 % massique de la matière broyée (en fonction de la sévérité du broyage et de la friabilité de la ressource).
Il est donc essentiel de pouvoir valoriser cette poudre fine, par exemple en la transformant en granulés.
Afin de pouvoir être utilisés dans un réacteur de gazéification, les granulés doivent avoir un diamètre compris entre 200µm et 3mm. Les poudres fines de tailles de particules inférieures à 200 µm présentent des problèmes de blocage. Les poudres de dimensions supérieures à 3 mm ont de faibles rendements de thermo-conversion car les temps de séjour de l’intrant dans le réacteur sont courts (quelques secondes).
Différentes techniques existent pour former des granulés à partir de particules fines, notamment la granulation humide.
Par exemple, dans le document FR 3 059 008 A1, des granulés sont obtenus à partir d’un procédé de granulation humide de la biomasse. Le procédé comprend les étapes suivantes :
- séchage de la biomasse,
- broyage de la biomasse,
- granulation humide de la biomasse en présence d’un liant, notamment de l’amidon, moyennant quoi des granulés humides sont formés,
- séchage pour obtenir des granulés secs et, éventuellement, tamisage.
Les granulés sont ensuite injectés dans un réacteur de gazéification. Des résultats satisfaisants concernant la coulabilité des granulés ont été obtenus. Toutefois ce procédé présente quelques inconvénients : la taille des particules des granulés n’est pas homogène, d’où la mise en œuvre d’une étape de tamisage (taille de tamis: 900 µm), et une étape de séchage est nécessaire (étalement en fines couches des granulés puis étuve à température ambiante pendant 8h), ce qui complexifie le procédé. De plus, les granulés se désagrègent facilement, ce qui représente un problème pour leur transport et convoyage dans les installations de gazéification.
Grâce à l’invention, il est possible d’améliorer un système de déploiement de rideau existants afin d’assurer que le croisement éventuel des lés du rideau n’entrave plus son reploiement.
Selon un mode de mise en œuvre, la structure porteuse comporte un caisson de protection des zones d’emmagasinement, le système étant configuré pour déployer le rideau au travers d’une fente ménagée dans le caisson, l’installation du dispositif comportant une insertion du dispositif au travers de la fente et une fixation du dispositif au niveau d’une face externe du caisson.
Ainsi, il est avantageusement possible d’améliorer un système de déploiement de rideau existants sans avoir à démonter le système, notamment sans avoir à ouvrir le caisson de protection.
Selon un autre aspect, il est proposé un dispositif anti-croisement pour système de déploiement d’un rideau comportant une structure porteuse comprenant une zone d’emmagasinement du rideau, le rideau comportant au moins deux lés répartis sur deux rangées et se recouvrant partiellement au niveau d’une une zone de recouvrement, le dispositif comportant une paroi principale destinée à s’étendre entre deux lés du rideau dans la zone de recouvrement en amont de la zone d’emmagasinement du rideau.
Selon un mode de réalisation, le dispositif anti-croisement comporte un corps profilé comportant la paroi principale depuis laquelle deux rebords s’étendent transversalement dans des directions opposées.
Brève description des figures De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description ci-après effectuée en référence aux dessins annexés qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :
illustre un mode de réalisation d’un système de déploiement de rideau selon l’invention, dans une configuration dans laquelle le rideau est déployé,
est une vue en coupe transversale du système de la , dans une configuration dans laquelle le rideau est reployé,
est une vue de dessous du système des figures 1 et 2,
est une vue en perspective d’un dispositif anti-croisement,
Un système de déploiement de rideau selon un premier mode de réalisation de l’invention, tel que représenté schématiquement sur la et désigné dans son ensemble par la référence 1 comporte une structure porteuse 2 délimitant une zone d’emmagasinement d’un rideau 3 et une fente 4, adaptée au passage du rideau, délimitée par la structure porteuse 2. Sur la , le rideau 3 est représenté en position déployé et s’étend hors du caisson au travers de la fente 4.
Dans cet exemple, la structure porteuse est configurée pour être placé en hauteur et pour déployer le rideau par gravité.
Ici, la structure porteuse 2 comporte un caisson de protection de la zone d’emmagasinement du rideau 3 dans une paroi inférieure 5 duquel est ménagé la fente 4.
Le rideau 3 comporte ici cinq lés 6 de largeurs égales, répartis en alternance sur deux rangées 7 et 8 parallèles le long de la largeur du rideau 3 et séparée deux à deux par un dispositif anti-croisement 11 comme il sera vu plus en détail ci-après.
Un tel collecteur 60a est alors changé ou nettoyé périodiquement ou après un évènement générateur d’ingestions. De tels événement sont, par exemple, une phase de touché de piste (« touchdown » en langue anglaise) énergique, ingestion d’oiseau, fonctionnement du motopropulseur en zone polluée, en présence de sable ou de cendres.
Le collecteur 60a peut être en une ou plusieurs parties pour faciliter son intégration, son démontage et son nettoyage.
Dans un mode de réalisation spécifique illustré par la , le collecteur 60a est disposé de sorte à couvrir au moins 90% de la hauteur H de la veine primaire, de préférence de façon symétrique par rapport à la hauteur de la veine. Par hauteur de veine, on entend le diamètre de la veine mesuré perpendiculairement par rapport à la direction d’écoulement de la veine. Le reste de la veine primaire non couverte par le collecteur correspond à une couche limite de faible vitesse. De par leur faible vitesse, les particules dans cette zone sont soumises à des phénomènes de coalescence ainsi qu’à un régime turbulant à proximité du collecteur favorisant leur collecte. Dans un tel mode de réalisation, la plupart des particules ingérées sont captées tout en restreignant le cout et le poids du collecteur.
Dans un autre mode de réalisation spécifique illustré par la , le collecteur 60a est disposé de sorte à présenter un décalage latéral en direction du diffuseur axial 50 par rapport à la veine primaire en sortie du diffuseur radial 40. Ce décalage latéral permet de favoriser la captation des particules ingérées présentant une trajectoire ne correspondant pas à une trajectoire balistique et influencée par le flux de gaz de la veine primaire.
Dans un deuxième mode de réalisation, illustré par les figures 3a,3b, un turboréacteur 101 comprend également un dispositif d’extraction de particules ingérées muni de portes.
Le turboréacteur 101 comprend un compresseur 2 relié à la chambre de combustion 3, elle-même reliée à la turbine 4. L’ensemble étant compris dans un habillage 5. Plus précisément, le compresseur 2 comprend en succession un compresseur axial 20, un rouet 30, un diffuseur radial 40 et un diffuseur axial 50. Le compresseur axial 20 comprend au moins un ensemble de pales de rotor 21 et au moins un ensemble de pales de stator 22. Le rouet 30 comprend un ensemble d’aubes 31. La turbine 4 est munie d’au moins un ensemble d’aubes de rotor 41 et d’au moins un ensemble d’aubes de stator 42 disposées en succession.
Par rapport au turboréacteur 1, le turboréacteur 101 comprend en plus un dispositif d’extraction de particules ingérées disposé en entrée du diffuseur axial à la jonction avec le diffuseur radial 40. Il permet l’extraction des particules ingérées présentes dans la veine primaire P et leur rejet à l’extérieur, dans la veine secondaire S.
Le dispositif d’extraction de particules ingérées est disposé en affleurement dans la paroi en entrée du diffuseur axial 50.
Ce dispositif d’extraction de particules ingérées comprend une pluralité de portes VBV répartie sur la circonférence du diffuseur axial et référencée 60b. Chaque porte VBV (acronyme anglophone pour « Variable Bleed Valve ») permet de mettre en communication la veine primaire circulant en entrée du diffuseur axial 50 avec une veine secondaire S s’écoulant à l’extérieur de l’habillage 5 par l’intermédiaire d’une mise à l’air libre 61. La mise à l’air libre 61 est illustrée sur la . Une porte VBV comprend un panneau déplacé en rotation par rapport à un axe par un actionneur de sorte que la porte s’éloigne de la paroi ou plonge dans la veine. L’axe de rotation est défini comme étant compris dans un plan normal à la direction d’écoulement dans la veine primaire et dans un plan normal à la direction d’écoulement à travers la porte.
En position fermée, la porte VBV se confond avec la paroi en entrée du diffuseur axial de sorte que le flux d’air circulant dans le diffuseur n’est pas altéré. En position ouverte, la porte VBV est décalée par rapport à la paroi en entrée du diffuseur axial 50 de sorte à créer une ouverture partielle.
La pluralité de portes VBV 60b permet de maximiser la capacité d’écopage de particules ingérées au détriment d’une décharge importante de la veine primaire P.
La est une vue en coupe radiale du diffuseur axial 50 illustrant la disposition des portes VBV 60b et le transfert des particules de la veine primaire P vers la veine secondaire S. On note que les veines primaire P et secondaire S sont normales par rapport au plan de coupe, le transfert étant matérialisé par une flèche en tirets. Sur la , une flèche en tirets illustre ce même transfert.
Dans un troisième mode de réalisation, illustré par les figures 4a,4b, similaire au deuxième mode de réalisation, et le dispositif d’extraction de particules ingérées comprend une pluralité de portes HBV.
Le turboréacteur 102 comprend un compresseur 2 relié à la chambre de combustion 3, elle-même reliée à la turbine 4. L’ensemble étant compris dans un habillage 5. Plus précisément, le compresseur 2 comprend en succession un compresseur axial 20, un rouet 30, un diffuseur radial 40 et un diffuseur axial 50. Le compresseur axial 20 comprend au moins un ensemble de pales de rotor 21 et au moins un ensemble de pales de stator 22. Le rouet 30 comprend un ensemble d’aubes 31. La turbine 4 est munie d’au moins un ensemble d’aubes de rotor 41 et d’au moins un ensemble d’aubes de stator 42 disposées en succession.
Par rapport au turboréacteur 1, le turboréacteur 102 comprend en plus un dispositif d’extraction de particules ingérées disposé en entrée du diffuseur axial 50 à la jonction avec le diffuseur radial 40. Il permet l’extraction des particules ingérées présentes dans la veine primaire P et leur rejet à l’extérieur, dans la veine secondaire S.
Ce dispositif d’extraction de particules ingérées comprend au moins une porte HBV (acronyme anglophone pour Handling Bleed Valve) disposée sur la circonférence de la paroi en entrée du diffuseur axial 50 et référencée 60C. Chaque porte comprend un panneau déplacé radialement en rotation autour d’un axe par un actionneur de sorte à contrôler le débit de gaz traversant la porte afin de mettre en communication la veine primaire P avec une veine secondaire S s’écoulant à l’extérieur de l’habillage 5 par l’intermédiaire d’une mise à l’air libre 61. La mise à l’air libre 61 est illustrée sur la . L’axe de rotation est colinéaire à la direction d’écoulement dans la veine primaire.
Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, le pied d’aube 62 peut comprendre un unique ergot anti pivotement 63 qui s’étend sur toute la longueur de ce pied (selon l’axe X1).
En outre, l’alvéole longitudinale 70 du pivot rotatif 7 comprend une rainure longitudinale 71 qui s’étend selon l’axe longitudinal de ladite alvéole 70 et qui débouche dans le fond 701 de celle-ci, plus précisément au centre de ce fond 701. Cette rainure longitudinale 71 est configurée pour permettre la réception de la partie de guidage 632 de l’ergot 63 de l’aube 6.
Le rôle de la partie de travail 631 est de transmettre les efforts et les moments résultant de la liaison cinématique de type glissière de la partie de guidage 632 à l’intérieur de la rainure 71. La partie de travail 631 est ainsi dénommée car c’est la partie de l’ergot 63 qui se déforme en flexion et qui subit le maximum de contraintes. La rainure longitudinale 71 et la partie de guidage 632 présentent des formes et des dimensions complémentaires de façon à permettre un montage ajusté entre elles. Par « montage ajusté », on entend que ces dimensions sont telles qu’elles permettent le montage par coulissement du pied d’aube 62 dans l’alvéole 70 du pivot rotatif, plus précisément de la partie de guidage 632 de l’ergot dans la rainure 71, tout en permettant à l’ergot 63, d’empêcher le rotulage de l’aube 6, comme expliqué ci-après.
Comme on peut le voir sur la , la partie de guidage 632 de chaque ergot présente des faces longitudinales latérales opposées 6321, 6322, dites « faces de contact », qui sont situées en regard respectivement des parois intérieures longitudinales latérales 711, 712, dites « parois de contact » de la rainure 71.
De préférence, il existe un jeu J entre la face longitudinale 6321 de l’ergot et la paroi intérieure 711 en face de laquelle elle est disposée (et respectivement entre la face 6322 et la paroi 712) et ce jeu doit être suffisamment faible pour conserver le montage ajusté précité.
De préférence, ce jeu J est inférieur à 0,150 mm (0,150 millimètres).
De préférence, la hauteur h2 de la partie de guidage 632 doit être suffisante pour éviter le matage de l’ergot dans la rainure 71.
Dans l’exemple de réalisation représenté sur les figures, la partie de guidage 632 présente une section transversale (perpendiculaire à l’axe X1) rectangulaire et ses deux faces de contact opposées 6321, 6322, sont planes et parallèles entre elles, tandis que la rainure 71 est également de section transversale rectangulaire et ses parois de contact 711, 712 sont également planes et parallèles entre elles.
Pendant le fonctionnement, lorsqu’un effort aérodynamique s’applique sur l’aube 6, il en résulte un moment autour de l’axe longitudinal X1 du pied 62 (ou axe de brochage) qui peut provoquer un mouvement de rotulage du pied d’aube dans son alvéole 70 si l’effort centrifuge est insuffisant pour reprendre ce moment, au niveau des portées de rétention 702, 703. La présence de la partie de guidage 632 de chaque ergot 63 permet justement de bloquer la rotation du pied 62 autour de l’axe longitudinal X1 de ce pied. En effet, en cas de sollicitation externe sur l’aube, l’aube peut pivoter et se retrouver dans une position dans laquelle les chants 622, 623 du pied d’aube 62 ne sont plus complètement au contact des flancs 702, 703 de l’alvéole 70 en rendant plus complexe leur dimensionnement pour jouer leur rôle de maintien. Dans ce cas où l’aube 6 est soumise à un mouvement de rotulage, la face 6321 de l’ergot 63 vient en butée contre la paroi 711 ou inversement la face 6322 contre la paroi 712 en fonction du sens de la rotation et l’ergot 63 empêche alors le mouvement de rotulage de l’aube ou à tout le limite très fortement puisque le jeu J est faible (montage ajusté).
Dans le mode de réalisation de l’invention représenté sur la , l’appui plan contre plan des faces planes 6321 et 6322 avec les parois planes 711, 712 de la rainure 71 empêche également les déplacements tangentiels (vers la gauche ou vers la droite sur la ) mais ne s’oppose pas à un déplacement radial du pied 62 (c’est-à-dire en direction du haut sur la ).
Dans l’exemple de réalisation représenté sur les figures 4 et 6, la partie de travail 631 et la partie de guidage 632 de l’ergot 63 présentent une forme rectangulaire en section transversale.
Toutefois, d’autres formes sont envisageables avec de préférence un resserrement entre la partie de travail 631 et la partie de guidage 632 (l1 inférieur à l2). Ce resserrement est avantageux en ce qu’il permet, en cas d’ingestion d’oiseaux, d’autoriser la descente du pied à l’intérieur de l’alvéole 70 et à la cale 8 de jouer un rôle d’amortisseur. Ceci n’est pas possible si l1 est supérieur à l2.
La partie de guidage 632 peut par exemple présenter en section transversale, la forme d’un trapèze isocèle dont la base radialement interne est plus large que la base radialement externe, c’est-à-dire celle reliée à la partie de travail 631 (voir ). Comme on peut le voir sur cette figure, les parois latérales 6321,6322 de la partie de guidage 632 forment ainsi un angle α de faible valeur (de préférence inférieur à 15°) par rapport à la verticale. La verticale est définie comme étant parallèle à l’axe Y1. Dans ce cas, la forme de la rainure 71 est adaptée en conséquence, c’est-à-dire qu’elle présente également la forme d’un trapèze isocèle pour pouvoir recevoir la partie de guidage 632 et ses parois 711, 712 forment également le même angle α par rapport à la verticale.
Cette forme particulière de la partie de guidage 632 est particulièrement intéressante car elle permet de rattraper le jeu J sous l’action de la force centrifuge. En effet, sous l’action de la force centrifuge, l’aube a tendance à se déplacer radialement vers l’extérieur (vers le haut sur la ) et la partie de guidage 632 fait de même et vient se coincer en compression contre les parois latérales de la rainure 71.
La partie de travail 631 peut par exemple présenter en section transversale, la forme d’un trapèze isocèle dont la base radialement externe est plus large que la base radialement interne, c’est-à-dire celle reliée à la partie de guidage 632. La partie de guidage 631 peut également présenter en section transversale une forme rectangulaire qui se prolonge par une partie évasée 634 en direction de la partie de guidage 632 (voir ) ou une forme de rectangle mais dont les côtés longitudinaux 6311, 6312 sont concaves, (voir ).
De façon avantageuse, il est également envisageable de prévoir une portion fusible 633 sur l’ergot anti-pivotement 63.. Cette portion fusible 633 forme une zone mécaniquement affaiblie de l’ergot 63, qui est configurée pour se rompre lorsqu’un effort supérieur à un seuil prédéterminé est appliqué à la partie de pale 61 à profil aérodynamique.
Il est envisagé que seul S1 ou que seul S2 soit calculé en fonction de la valeur RR.