Etude des procédés à basse température en vue de l'élimination non réactive des goudrons contenus dans le gaz produit
Auteur / Autrice : | Rita Harb |
Direction : | Chakib Bouallou |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Energétique et génie des procédés |
Date : | Soutenance le 09/12/2021 |
Etablissement(s) : | Université Paris sciences et lettres |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Centre Efficacité Énergétique des Systèmes. Paris |
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Jean-Philippe Passarello |
Examinateurs / Examinatrices : Chakib Bouallou, Rodrigo Rivera Tinoco | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Guillain Mauviel, Olivier Authier, Carolina Font Palma |
Résumé
Cette thèse porte sur le procédé de traitement de goudrons qui permet la conversion du gaz produit issu de la gazéification de la biomasse en méthane par une méthanisation catalytique. Pour cela, la teneur en goudrons (y compris pour les BTX) doit être réduite à 1 mg.Nm-3. Les procédés de traitement de goudron présentent à ce jour un fardeau économique et une pénalité énergétique. Des diagrammes psychrométriques sont alors développés pour les composants représentatifs du goudron dans le gaz produit : une température de -110°C est nécessaire pour atteindre la teneur en goudron acceptable. Des procédés à basse température pour l'élimination du goudron sont proposés. Cependant, le gaz doit être prétraité dans deux colonnes d'absorption où l'eau est l’agent de lavage afin de réduire sa température, son taux d'humidité et la fraction en goudron lourd. Seuls le benzène et le toluène restent dans le gaz produit après les colonnes d'absoption. Ensuite, le gaz s'écoule sur des plaques refroidies sur lesquelles un dépôt/ condensation a lieu. Au-dessous de 5°C, le benzène forme une couche de givre poreuse tandis que le toluène se condense sous forme liquide. L'élimination de goudron à basse température induit le givrage de la vapeur d'eau restant dans le gaz produit en plus du givrage du CO2 en dessous de -95°C. Les résultats de simulation ont permis d'analyser l'impact des conditions opératoires sur l'élimination des goudrons et de préciser l'énergie requise pour l'élimination du goudron. Enfin, une analyse technico-économique a montré que l'élimination du goudron à basse température est une solution prometteuse. Le taux du coût total du système frigorifique proposé est réduit en intégrant le froid du gaz produit dans le cycle de réfrigération. Ainsi, cette thèse établit les bases d'une nouvelle méthode d'élimination des goudrons à basse température.