Etude d'un procédé de gazéification de biomasse en ambiance ...

ANNEXES
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XV - ANNEXE « SYNTHESE FISCHER-TROPSCH »
La synthèse Fischer-Tropsch vise à fabriquer, à partir de gaz de synthèse, un
carburant de type gazole ou kérosène constitué d’un mélange d’hydrocarbures de différentes
longueurs de chaîne carbonée.
Suite à la production de syngas, l’hydrogène et le monoxyde de carbone introduits
dans l’unité Fischer-Tropsch réagissent exothermiquement pour former des radicaux alkyles
et de l’eau selon l’équation suivante :
2H2 + CO ↔ -CH2- + H2O
Des molécules d’eau alors formées réagissent également de manière exothermique
avec le CO, selon la réaction dite de water gas shift, en présence d’un catalyseur à base de Fe.
Mais la principale réaction qui s’opère concerne les radicaux alkyles qui réagiront dès
leur apparition pour former, dans un environnement catalytique à base de fer ou de cobalt,
des chaînes hydrocarbonées de types oléfinique et paraffinique selon un processus proche de
la polymérisation. La réaction globale peut alors être représentée par les équations suivantes :
n(2H2 + CO) ↔ CnH2n + nH2O (réaction catalysée par le fer)
(2n+1)H2 + nCO ↔ CnH2n+2 + nH2O (réaction catalysée par le cobalt)
La catalyse au fer oriente surtout la réaction vers la production d’oléfines, à même
d’être utilisées pour la production de détergents synthétiques. En revanche la catalyse au
cobalt employée avec un rapport H2/CO proche de 2 permet la production de paraffines
saturées (CnH2n+2) allant de l’éthane au C80H162. De fait, on cherche surtout à avoir une
sélectivité allant de C5 jusqu’à des produits liquides plus lourds avec un maximum de
produits dans l’intervalle C10 à C20, c’est à dire avec un intervalle de distillation de 180 à
360°C, semblable à celui du gazole. Les chaînes hydrocarbonées de type paraffinique au-delà
de C20 étant des cires solides à température ambiante, une opération de craquage isomérisant
est en général nécessaire. Afin d’obtenir le maximum de carburant diesel, on met en œuvre
une unité d’hydrocraquage catalytique. Cette dernière unité a par ailleurs la propriété
d’induire une isomérisation des chaînes hydrocarbonées linéaires en chaînes ramifiées, dont
les températures de solidification sont abaissées et les indices de viscosité augmentés.
Le gazole ainsi produit est de grande qualité puisqu’il ne contient pas de soufre,
d’azote, de métaux, ni d’aromatiques. Il possède de plus un indice de cétane élevé de l’ordre
de 70-75 (à comparer à des valeurs de l’ordre de 50 pour des gazoles commerciaux). Ces
propriétés en font un carburant de choix pour les véhicules diesel d’aujourd’hui et de demain,
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