Production d'un syngaz par pyrogazéification de biomasse en vue d'une biométhanation

par Tchini severin Tanoh

Projet de thèse en Energétique et transferts

Sous la direction de Sylvain Salvador et de Javier Escudero-sanz.

Thèses en préparation à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux , dans le cadre de MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés , en partenariat avec RAPSODEE - Centre de Recherche d'Albi en Génie des Procédés, des Solides Divisés, de l'Energie et de l'Environnement (laboratoire) depuis le 05-03-2018 .


  • Résumé

    Cette thèse présente un volet théorique et un volet expérimental décrits ci-après. D'une part, il est prévu de développer différents modèles prédictifs, futurs outils de conception d'une installation à plus grande échelle. Il s'agira de décrire la conversion du solide entrant en char, gaz et huiles, puis le reformage du gaz et des huiles, afin de prédire les quantités restantes de composés indésirables (tels que les huiles les plus réfractaires), a priori incompatibles avec la méthanation prévue en aval. Des approches cinétique et d'équilibre thermodynamique seront comparées. En présence de réacteurs à chauffe indirecte (au travers de parois), une première proposition d'assemblage des flux de chaleur conduisant à une intégration thermique la plus représentative possible sera établie. D'autre part, des expériences de pyrogazéification sur différents types de biomasse seront réalisées à l'échelle pilote (débit d'alimentation d'environ 8kg.h-1 de biomasse). RAPSODEE dispose des deux réacteurs - un four tournant et un réacteur tubulaire - que l'on propose de coupler de sorte à transférer le syngaz généré lors de la pyrolyse (dans le premier four) vers le second réacteur, dans lequel se dérouleront les réactions de gazéification (reformage) en présence de vapeur d'eau. Les produits de chacune de ces deux étapes seront analysés, ce qui permettra d'une part d'étudier l'impact de chacune d'elles en termes de produits formés (identification, quantification, répartition, etc…) et d'autre part d'identifier l'éventuelle présence de composés incompatibles avec l'étape suivante de méthanation (toxicité envers les bactéries notamment).

  • Titre traduit

    Biomass gasification: syngas production compatible with biological methanation


  • Résumé

    This thesis will be split in both theoretical and experimental parts. Models at different levels (0D, 1D) will be developed to improve understanding of the process, allowing scale up. Feedstock conversion into char, gas and tar will be described in order to estimate residual tar content (hard to crack molecules) that might be toxic for the biological methanation bacteria consortium. Kinetics and thermodynamic approaches will be compared. Furthermore, energy cost of the process must be low. Residual heat fluxes recycling must be studied and an integrated process will be proposed. Experimental work —biomass pyrolysis, char gasification and tar reforming— will be carried out at the lab and pilot plant (up to 8kg.h-1) scales. Pyrolysis and gasification tests will be performed. Main experimental work will be done on two reactors: a rotary kiln and a plug flow reactor. Both reactors will be connected. Pyrolysis gas and tar produced in the rotary kiln will be steam reformed in the plug flow reactor. At each stage, products will be analysed. Characterisation results will provide information to identify main pathways and to identify possible toxic molecules for further biological treatment.