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

I –Le contexte énergétique et environnemental
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I - 6 - 2 - 2 - 3 - Gazéification globale de la biomasse
L’équation globale de la réaction de gazéification est obtenue à partir de la formule
brute moyenne de la biomasse (Robert, 1985) : C6H9O4. Avec un PCI pour le bois qui varie
entre 15,5 MJ.kg -1 et 19 MJ.kg -1 (en fonction des espèces végétales) et une enthalpie standard
de formation de –6,1±1,5 MJ.kg -1 (Boissonnet et Seiler, 2003).
La transformation idéale de la biomasse devrait s’effectuer selon l’équation théorique
décrite à la Figure I-18 :
C6H9O4 + 2H2O ↔ 6CO + 6,5H2
Figure I-18 : Equation bilan globale de la gazéification de la biomasse.
Le rapport massique idéal H2O/biomasse est donc de 20 %. Et le rapport molaire, et
donc volumique H2/CO obtenu, est de l’ordre de 1, nécessitant un enrichissement en
hydrogène pour les procédés de synthèse ultérieurs de type Fischer-Tropsch.
La composition réelle du gaz obtenu est bien entendu fonction des conditions de
température, de temps de séjour, de vitesse de chauffage, de pression et du type de matière
première.
I - 6 - 2 - 2 - 4 - Les paramètres réactionnels de la gazéification
I - 6 - 2 - 2 - 4 - 1.La taille des particules de biomasse
Ce facteur intervient sur les transferts de chaleur et de gaz à l’intérieur de la particule.
En effet, plus la particule de biomasse sera petite et plus les transferts de chaleur seront
efficaces et seules les cinétiques chimiques seront limitantes. Par conséquent cela entraîne
l’apparition des réactions jusqu’au cœur de la particule de façon quasiment instantanée et la
volatilisation rapide des composés.
A l’inverse, lorsque la particule est plus grosse, les transferts de chaleur contrôlent les
réactions, on passe en régime thermique (Boissonnet et Seiler, 2003) et les transferts de
chaleurs deviennent prépondérants dans le contrôle des réactions, ils deviennent le facteur
limitant. L’augmentation de volume des particules allonge le temps de séjour des gaz dans la
particule et favorisent les réactions hétérogènes, augmentant la gazéification du résidu et le
rendement en goudrons en avantageant les réactions intra-particulaires. Les transferts de
masse sont également plus longs du fait de l’augmentation de volume participant à
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