INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L'épuration du biogaz en biométhane demande plusieurs étapes. Une première étape consiste à comprimer le biogaz qui a été produit et acheminé à pression atmosphérique, cette compression peut être obtenue - de façon classique - via un compresseur à vis lubrifiée. Les étapes suivantes visent à débarrasser le biogaz des composants corrosifs que sont le sulfure d'hydrogène et les composés organiques volatils (COV), les technologies utilisées sont de façon classique l'adsorption à pression modulée (PSA) et le piégeage sur charbon actif. Vient ensuite l'étape qui consiste à séparer le dioxyde de carbone pour disposer in fine de méthane à la pureté requise pour son usage ultérieur. Des technologies variées sont utilisées pour cela en fonction des situations ; parmi celles-ci, la technologie membranaire est particulièrement performante lorsque la teneur en CO2 est élevée ; elle est donc utilisée pour séparer le CO2 présent dans le biogaz, provenant des décharges ou des digesteurs de déchets végétaux ou animaux.
Tandis que le procédé d'épuration du biogaz en biométhane permet au biométhane d'atteindre la qualité requise, les évents contiennent les différents gaz entrant dans l'unité d'épuration en proportions variées en fonction de la technologie de séparation du dioxyde de carbone / azote / oxygène du méthane utilisée. Pour également valoriser le dioxyde de carbone, il est nécessaire de séparer le dioxyde de carbone du reste des composés gazeux des évents. Une unité de liquéfaction du CO2 permet de séparer le dioxyde de carbone du reste des composés gazeux méthane / azote / oxygène. Le procédé utilisé est une distillation cryogénique produisant du dioxyde de carbone liquide au bouilleur et un gaz contenant le reste des composés gazeux en tête de colonne. Ce reste des composés gazeux étant chargés en méthane est recyclé vers le procédé d'épuration du biogaz
Pour que le dioxyde de carbone soit valorisé sur des marchés très contraignants tels que l’industrie alimentaire, la pureté du CO2 doit être assurée et le procédé pour l’obtenir être contrôlé.
Il est connu de US4639257 de produire du CO2 liquide par distillation cryogénique d’un mélange gazeux. Le mélange gazeux est refroidi avant introduction dans la colonne de distillation qui contient des moyens de mise en contact afin d’assurer un bon contact entre le flux de liquide descendant et le flux gazeux ascendant. Le fond de colonne est bouilli par le débit d’alimentation (apport d’énergie chaude) pour enlever toutes traces des composés différents du CO2 tandis que la tête de colonne est refroidie (apport d’énergie froide) par un cycle de réfrigération qui passe dans la colonne, pour avoir le meilleur rendement de récupération du CO2.
L’obtention de la bonne qualité du CO2 en fond de colonne est possible par le contrôle du contenu en autres gaz. Il est donc nécessaire d’analyser la phase gazeuse et la phase liquide à différents niveaux dans la colonne, selon l’art antérieur. La présente invention permet de se passer de cette analyse.
Selon un objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation d’un gaz d’alimentation contenant au moins 87 % mol CO2 et entre 5 et 11 % mol de méthane pour produire du CO2 liquide épuré en méthane par distillation dans une colonne dans lequel un débit gazeux du gaz d’alimentation à une pression entre 6 barg et 25 barg est envoyé réchauffer le liquide de cuve de la colonne de distillation par échange de chaleur indirect dans un bouilleur, le liquide de cuve étant vaporisé dans le bouilleur et envoyé en cuve de la colonne et le débit gazeux étant refroidi tout en restant gazeux le débit gazeux refroidi est mélangé avec un gaz de tête provenant de la tête de la colonne pour former un mélange gazeux et le mélange gazeux est refroidi jusqu’à une température égale ou inférieure à -35°C au moyen d’un condenseur distinct de la colonne de distillation et refroidi au moyen d’un cycle fermé de réfrigération afin de condenser partiellement le mélange gazeux formant un gaz enrichi en méthane et appauvri en CO2 par rapport au mélange envoyé au condenseur et un liquide enrichi en CO2 et appauvri en méthane par rapport au mélange envoyé au condenseur le liquide enrichi en CO2 est envoyé en tête de la colonne pour constituer un liquide de reflux et un liquide contenant au moins 99 % mol, de préférence au moins 99,5 %, voire au moins 99,7 % de CO2 est soutiré en cuve de la colonne comme produit final, de préférence ce liquide contenant moins que 50ppm de méthane.
Selon d’autres aspects facultatifs : la colonne opère à une pression entre 14 et 16 barg. le réfrigérant du cycle fermé est du CO2 à pression supercritique ou du CO2 liquide. le mélange gazeux est refroidi jusqu’à une température entre -44°C et -46°C au moyen du condenseur. le débit gazeux du gaz d’alimentation est à une température supérieure de 2°C par rapport à la température du fond de colonne. le mélange gazeux est refroidi dans le condenseur jusqu’à une température de préférence inférieure d’au moins 4°C à la température de tête de colonne. le bouilleur est directement intégré en cuve de la colonne. le gaz d’alimentation est comprimé à la pression requise pour la liquéfaction du CO2 et non sa solidification, supérieure à 6 barg et préférentiellement à 15 barg. le gaz d’alimentation comprimé est séché par condensation de l’eau résiduelle. le gaz d’alimentation est purifié afin de retirer les impuretés en faible quantité tels que l’hydrogène sulfuré et/ou au moins un composé organique volatil et/ou une vapeur d’huile. le gaz d’alimentation purifié est séché à un point de rosée d’éventuellement -50°C grâce à un procédé d’adsorption de l’eau cyclique.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un procédé de séparation de biogaz comprenant une étape d’épuration du biogaz pour séparer du méthane du biogaz en produisant un gaz d’alimentation contenant au moins 87 % mol CO2 et entre 5 et 11 % mol de méthane et dans lequel le gaz d’alimentation est séparé tel que décrit ci-dessus
Le gaz enrichi en méthane peut être recyclé à l’étape d’épuration du biogaz pour séparer le méthane qu’il contient.
Selon un autre objet de l’invention, il est prévu un appareil de séparation d’un mélange contenant au moins 87 % mol CO2 et entre 5 et 11 % mol de méthane pour produire du CO2 liquide épuré en méthane par distillation comprenant une colonne de distillation ayant un bouilleur de cuve, un condenseur distinct de la colonne de distillation, des moyens pour envoyer un débit gazeux du mélange à une pression entre 6 barg et 25 barg est envoyé réchauffer le liquide de cuve de la colonne de distillation par échange de chaleur indirect dans le bouilleur, le liquide de cuve étant vaporisé dans le bouilleur et envoyé en cuve de la colonne et le débit gazeux étant refroidi tout en restant gazeux, des moyens pour mélanger le débit gazeux refroidi avec un gaz de tête provenant de la tête de la colonne pour former un mélange gazeux, des moyens pour envoyer le mélange gazeux au condenser pour se refroidir jusqu’à une température égale ou inférieure à -35°C au moyen d’un cycle fermé de réfrigération afin de condenser partiellement le mélange gazeux formant un gaz enrichi en méthane et appauvri en CO2 par rapport au mélange envoyé au condenseur et un liquide enrichi en CO2 et appauvri en méthane par rapport au mélange envoyé au condenseur, des moyens pour envoyer le liquide enrichi en CO2 en tête de la colonne pour constituer un liquide de reflux et des moyens pour soutirer un liquide contenant au moins 99 % mol, de CO2 en cuve de la colonne comme produit final.
La présente invention propose une méthode pour assurer la qualité du CO2 liquide quelle que soit la composition en CO2, méthane, azote et oxygène en alimentation. Le principe est de bouillir le liquide de fond de colonne grâce à un échangeur qui permet de refroidir la totalité du débit du courant d’alimentation avec un pincement de 2°K et de condenser en tête de colonne un mélange du courant d’alimentation pré-refroidi et du gaz issu de la tête de la colonne de distillation. Quelle que soit la composition en CO2, méthane, azote, et oxygène du courant d’alimentation, son refroidissement de la totalité du débit apporte plus d’énergie que nécessaire pour atteindre la pureté du liquide. Pour maintenir un rendement de liquéfaction du CO2 élevé, le gaz de tête de colonne est également condensé avec le courant d’alimentation. Ce procédé permet de maintenir la qualité du CO2 liquide tout en ayant un bon rendement de l’unité de liquéfaction du CO2.
Le contrôle de la qualité du CO2 liquide est assurée par une colonne de distillation dans le fonctionnement doit comporter:
1/ Le bouillage - apport d’énergie chaude par refroidissement du gaz d’alimentation à une température de préférence supérieure de 2°C par rapport à la température du fond de colonne.
2/ La condensation - apport d’énergie froide d’un mélange de l’alimentation et du gaz de tête de colonne à une température de préférence inférieure d’au moins 4°C de la température de tête de colonne.
illustre un procédé selon l’invention de manière schématique.
Le premier polymère thermoplastique, par exemple un LMPAEK®, est sélectionné de sorte à être miscible dans le deuxième polymère thermoplastique, par exemple un PEEK, constituant la matrice du raidisseur (120). De plus, ce premier polymère thermoplastique est sélectionné de sorte que sa température de dégradation thermique est supérieure à la température de fusion du deuxième polymère thermoplastique, et finalement le premier polymère thermoplastique est sélectionné de sorte que sa température de fusion soit inférieure à la température de fusion du deuxième polymère thermoplastique.
Selon l’exemple cité, la plage de température de fusion du LMPAEK® est comprise entre 285 °C et 320 °C, celle-ci est donc globalement inférieure à la température de fusion du PEEK comprise entre 294 °C et 354 °C.
La température de dégradation thermique du LMPAEK® est de 400 °C, supérieure à la température de fusion du PEEK.
Ainsi, le raidisseur (120) peut être consolidé sans que la couche (320) comprenant le premier polymère thermoplastique ne soit dégradée au cours de cette consolidation.
De plus, du fait de la miscibilité du premier polymère thermoplastique avec le deuxième polymère thermoplastique la couche (320) comprenant premier polymère thermoplastique est parfaitement intégrée au raidisseur à l’issue de l’opération de consolidation de ce dernier.
Selon des exemples de réalisation, la couche (320) est intégrée à la face de la semelle sous la forme pli fibreux d’un\ pré-imprégné du premier polymère thermoplastique lors du drapage de la préforme destinée à constituer le raidisseur. Ce pli prend la forme d’un tissu, d’un non-tissé ou de fibres unidirectionnelles déposées par placement de fibres.
Ce mode de réalisation permet la réalisation du raidisseur, intégrant la couche comprenant le premier polymère, par estampage.
Selon un autre mode de réalisation, la couche de premier polymère est interposée entre la pièce substrat et la semelle du raidisseur formé et consolidé, sous la forme d’un ou plusieurs films du premier polymère sans renfort.
L’épaisseur de la couche (320) du premier polymère thermoplastique sur la face de la semelle destinée à être en contact avec la peau est comprise en 0,06 mm et 0,15 mm.
Le raidisseur étant consolidé, il est facilement usinable si nécessaire pour réaliser des détourages ou des réductions d’épaisseur locales, tant que de besoin.
La préforme de la peau est réalisée selon les mêmes techniques que pour l’obtention de la préforme destinée à réaliser le raidisseur, mais en mettant en œuvre des fibres pré-imprégnées du premier polymère thermoplastique.
Plus particulièrement la préforme de la peau est réalisée par placement de fibres pré-imprégnées du premier polymère thermoplastique, tel que LMPAEK®, sur un outillage en forme, ce qui permet de lui conférer dès le drapage une forme identique ou à tout le moins très proche de celle du panneau final.
La préforme ainsi réalisée, et bien que non consolidée, est cohésive et rigide, suffisamment pour être manipulée et transportée soit manuellement soit par un robot
L’assemblage des raidisseurs (120) avec la préforme de la peau est réalisé en même temps que la consolidation de la peau.
A cette fin les raidisseurs (120) consolidés et intégrant la couche du premier polymère sur la face de leur semelle, sont placés dans un outillage (400) comprenant une forme (401) reproduisant sur une surface moulante (410) la forme de la surface du panneau raidi à obtenir.
La forme comporte des rainures (420) aptes à recevoir et positionner les raidisseurs (120) de sorte que leur semelle et la couche de premier polymère thermoplastique qu’elle comporte soit affleurante avec la surface moulante.
La seconde étape (c) de séparation physique est typiquement choisie parmi une filtration membranaire (c1) et une filtration sur toile (c2).
La filtration membranaire (c1) correspond à une séparation membranaire qui consiste à séparer plusieurs composés d’un liquide au moyen d’une ou plusieurs membranes. Suivant la différence de perméabilité de la membrane vis-à-vis des composés présents dans le liquide et de la taille des pores de la membrane, il est possible de séparer la biomasse, les polluants et les impuretés d’un effluent aqueux. Une telle filtration membranaire (c1) sera privilégiée lorsque l’eau traitée doit respecter une teneur cible en matières solides stricte. On pourra par exemple utiliser des techniques de microfiltration et/ou de nanofiltration pour mettre en œuvre cette étape.
La filtration sur toile (c2) consiste à faire circuler le premier flux enrichi en biomasse à travers une toile filtrante qui va permettre de retenir les particules trop volumineuses pour passer au travers du maillage de la toile. Ce type de filtration présente l’avantage d’être peu coûteux et sera privilégié lorsque l’eau traitée doit présenter une teneur cible en matières solides peu contraignante.
Optionnellement, avant la seconde étape (c) de séparation physique, un coagulant peut être ajouté au premier flux aqueux enrichi en biomasse granulaire. L’ajout de coagulant peut notamment permettre de lier le phosphore résiduel qui n’a pas pu être éliminé lors du traitement de l’eau usée et ainsi de pouvoir le retenir lors de la filtration. Le coagulant utilisé peut être par exemple du chlorure ferrique, du sulfate d’alumine, ou encore du chlorure de polyaluminium (PAC).
Optionnellement, l’eau traitée sortant de la seconde étape de séparation physique peut, avant d’être rejetée, réinjectée en nappe, ou réutilisée en tant qu’eau de baignade, eau d’irrigation, eau de process, ou pour être la source d’eau pour un traitement direct ou indirect ultérieur visant la production d’eau potable, subir une étape de traitement d’élimination de micropolluants ou des micro-organismes. Cette étape peut être une désinfection par exemple à l’aide d’oxydants (ex : chlore, peracides), de rayons Ultraviolets, ou une ozonation.
Seconde étape (d) de déshydratation
Le deuxième flux épaissi enrichi en biomasse en suspension sortant de l’étape (c) est ensuite déshydraté. Au cours de l’étape (d), un deuxième gâteau à faible valeur ajoutée est produit ainsi qu’un quatrième flux aqueux appauvri en biomasse en suspension.
Cette première étape (b) de déshydratation peut être précédée d’une étape d’épaississement permettant de réduire le volume des boues. Cette ’étape d’épaississement peut être réalisée par décantation gravitaire et/ou par épaississement dynamique tel que décrit précédemment.
La déshydratation permet de diminuer la teneur en eau de la biomasse pour atteindre une siccité d’environ 10% à 30%. La déshydratation peut être réalisée par filtration et/ou par centrifugation, de manière usuelle.
Le gâteau ainsi produit ne pourra pas être utilisé en agriculture puisque le deuxième gâteau comprend généralement, en plus de la biomasse, des impuretés de l’effluent aqueux entrant dans le procédé de séparation tel que du sable et des polluants, voire des composés chimiques qui ont dû être ajoutés pour faciliter la séparation. Il sera donc éliminé dans une décharge par exemple.
Préférentiellement, le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse produit par l’étape (d) est envoyé partiellement ou entièrement dans la deuxième étape (c) de séparation, et optionnellement dans l’étape (B) de traitement d’eau usée décrit précédemment.
Optionnellement, un floculant et/ou un coagulant peut être ajouté au deuxième flux épaissi enrichi en biomasse avant la seconde étape de déshydratation (d) pour floculer le maximum de biomasse libre, de polluants et d’impuretés afin de déshydrater plus facilement ce flux et aussi d’intégrer un maximum de polluants et d’impuretés dans le gâteau et non dans le quatrième flux aqueux appauvri en biomasse.
Comme une partie de l’eau et de la biomasse initialement contenues dans l’effluent aqueux traité par le procédé de séparation selon l’invention a été réduite par la mise en œuvre de la première étape de séparation, le flux de biomasse et de contaminants à traiter dans cette deuxième étape de séparation physique est beaucoup plus faible, de sorte qu’il est possible d’envisager l’utilisation de techniques moins coûteuses et moins contraignantes en termes d’entretien que si l’effluent aqueux sortant du réacteur biologique était directement traité dans les étapes (c) et (d). Il est par ailleurs possible d’utiliser, au cours de cette deuxième étape de séparation, des composés chimiques d’aide à la séparation tels que floculants et/ou coagulants afin d’améliorer la qualité des eaux traitées récupérées. Ces composés chimiques vont alors se retrouver dans un deuxième gâteau obtenu après déshydratation, tel que décrit plus bas. Ce gâteau à faible valeur ajoutée en raison de la présence de ces réactifs chimiques et des polluants et/impuretés initialement contenues dans les eaux usées, bien que non valorisable, est en faible quantité de sorte que, dans l’ensemble, le procédé de séparation selon l’invention permet d’une part d’optimiser la valorisation de la biomasse, notamment sous forme granulaire, par l’obtention du premier gâteau, et d’autre part d’optimiser le traitement de l’eau, notamment en réduisant le CAPEX et l’OPEX des deuxièmes étapes de séparation et de déshydratation.
En référence à la , l’installation 100 de séparation d’un effluent aqueux contenant de la biomasse mixte algues-bactéries sous forme granulaire et en suspension, des polluants, et optionnellement des impuretés, et une eau traitée comprend une première unité 110 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (a) du procédé, une première unité 120 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (b) du procédé, une seconde unité 130 de séparation physique adaptée à mettre en œuvre l’étape (c) du procédé et une seconde unité 140 de déshydratation adaptée à mettre en œuvre l’étape (d) du procédé.
La première unité 110 de séparation est une unité configurée pour séparer des granules de biomasse granulaire mixte algues-bactéries de dimensions supérieures à un seuil. La première unité 110 de séparation est par exemple une unité de séparation par tamisage. On pourra par exemple utiliser une table d’égouttage, un tamis, un tamis vibrant, une grille, un filtre à bandes, un filtre, un filtre vibrant. La première unité 110 comprend une conduite d’alimentation 1 d’un effluent aqueux, une première conduite d’évacuation 2 d’un flux épaissi enrichi en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions supérieures à un seuil et une deuxième conduite d’évacuation 3 d’un premier flux aqueux appauvri en biomasse granulaire mixte algues-bactéries dont les granules présentent des dimensions inférieures au seuil.
En d’autres termes, le signal audiofréquences, pour une composante fréquentielle donnée, est considéré comme masqué si l’énergie du bruit de fond dépasse la valeur cible pour le signal audiofréquences d’une quantité au moins égale au seuil prédéterminé. Ainsi, le seuil peut être vu comme un décalage appliqué sur le masque acoustique. Un tel seuil permet de prendre en compte et de préserver la dynamique du signal audiofréquences.
Dans des modes de réalisation, le masque de pondération fréquentiel est obtenu par mise en œuvre d’une pondération de différentes composantes fréquentielles du masque acoustique fréquentiel par application de valeurs de pondérations prédéterminées.
Ainsi, la dureté ou la sibilance en haute fréquences peut être contrôlée. Ce contrôle par pondération permet également de prendre en compte perceptivement le manque de précision de l'extraction du bruit en le réglant à l’oreille en conditions opérationnelles pour un type d’environnement de diffusion donné.
Dans des modes de réalisation, les valeurs du masque de pondération fréquentiel sont limitées à une valeur maximale et à une valeur minimale.
Ainsi, la valeur maximale définit une pondération maximale du spectre du signal audiofréquences permettant d’éviter toute divergence dans la détermination de la correction et limiter le gain global. Un gain excessif pourrait en effet trop modifier la perception audio (via l’effet « loudness » selon le terme anglosaxon consacré) cible du signal audiofréquences.
Dans des modes de réalisation, la détermination d’un profil fréquentiel souhaité met en œuvre un calcul d’une répartition fréquentielle souhaitée d’une énergie du signal audiofréquences en fonction d’au moins un paramètre appartenant au groupe comprenant :
- un volume sonore de diffusion du signal audiofréquences. Par exemple, dans le cas où l’environnement de diffusion est l’intérieur d’un véhicule, un tel volume sonore de diffusion du signal audiofréquences peut être variable ou non en fonction d’une vitesse de déplacement du véhicule ;
- une intensité, variable en fréquence, dépendent du volume sonore ;
- une égalisation fréquentielle prédéfinie ;
- un ou plusieurs paramètres de configuration dudit système de diffusion ; et
- lorsque ledit système de diffusion comprend une pluralité de haut-parleurs, un ou plusieurs paramètres de répartition dudit signal audiofréquences entre lesdits haut-parleurs.
Ainsi, le profil fréquentiel souhaité pour le signal audiofréquences dans l’environnement de diffusion est obtenu, par exemple à un point d’écoute donné.
Dans des modes de réalisation, ladite estimation d’un profil fréquentiel du signal de bruit met en œuvre une correction d’une fonction de transfert dudit au moins un microphone.
Ainsi, les erreurs de capture du signal de bruit induites par le ou les microphones sont compensées.
Dans des modes de réalisation, le procédé comprend :
L’invention répond à ce besoin à l’aide d’un dispositif de traitement de cheveux par vapeur comportant - une chambre de vaporisation présentant un premier volume de vaporisation présentant une entrée de fluide à vaporiser et un deuxième volume de vaporisation en communication fluidique avec le premier volume de vaporisation par un passage de section réduite par rapport à au moins une section transversale du premier volume de vaporisation, - une semelle de traitement des cheveux configurée pour venir en contact ou en regard avec les cheveux présentant au moins une sortie de vapeur, et - une chambre de distribution de la vapeur distincte de la chambre de vaporisation, en communication fluidique avec le deuxième volume de vaporisation et alimentant en vapeur la sortie de vapeur, la sortie de vapeur donnant directement sur la chambre de distribution, et - au moins une structure chauffante logée dans le dispositif en sandwich entre un plan d’extension de la semelle de traitement et des plans d’extensions du premier et du deuxième volume de vaporisation et s’étendant de part et d’autre de la sortie de vapeur.
Par « en communication fluidique », on comprend que le passage de fluide entre les deux volumes est rendu possible, notamment par des ouvertures qui coïncident entre eux ou qui sont reliées par un conduit de passage du fluide.
Par « de part et d’autre », on comprend que la structure chauffante présente une première partie s’étendant latéralement d’un côté de la sortie de vapeur et une deuxième partie s’étendant latéralement de l’autre côté de la sortie de vapeur.
Par « plan d’extension », on comprend un plan médian notamment défini par la largeur et la longueur.