Etude d'un procédé de gazéification de biomasse en ambiance ...
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II –Etat <strong>de</strong> l’art <strong>de</strong>s <strong>procédé</strong>s <strong>de</strong> <strong>gazéification</strong><br />
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- les plasmas dits "haute fréqu<strong>en</strong>ce" où l'énergie d'ionisation est apportée par un champ<br />
électromagnétique,<br />
- les plasmas d'arc où l'énergie est fournie par un arc électrique : la <strong>de</strong>nsité volumique <strong>de</strong><br />
puissance y est considérable, et les transferts thermiques très efficaces.<br />
On produit ces <strong>de</strong>rniers avec trois types <strong>de</strong> générateurs :<br />
- les torches à plasma :<br />
à catho<strong>de</strong> chau<strong>de</strong> (tungstène ou graphite),<br />
à catho<strong>de</strong> froi<strong>de</strong> (cuivre),<br />
- les fours à plasma à arc transféré où l'ano<strong>de</strong> est (souv<strong>en</strong>t) constituée par le matériau à<br />
traiter et où l’arc est stabilisé par une injection <strong>de</strong> gaz appropriée ou par un champ<br />
magnétique,<br />
- les fours à arc(s) (plus ou moins) libre(s).<br />
Ces technologies sont maint<strong>en</strong>ant bi<strong>en</strong> maîtrisées <strong>en</strong>tre quelques kilowatts et 10<br />
mégawatts. Il existe <strong>de</strong> part le mon<strong>de</strong> <strong>de</strong> nombreuses réalisations industrielles. Les gaz<br />
usuellem<strong>en</strong>t utilisés sont l'air, l'argon, le méthane, le mélange H2/CO mais aussi la vapeur<br />
d'eau, l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, le CO2, etc.<br />
II - 2 - 2 - Les propriétés physico-chimiques <strong>de</strong>s plasmas thermiques<br />
II - 2 - 2 - 1 - La composition chimique<br />
Dans les plasmas thermiques, la température est indép<strong>en</strong>dante <strong>de</strong> la composition<br />
chimique. Si l'hypothèse <strong>de</strong> l'équilibre thermodynamique n'est pas toujours vérifiée, elle<br />
permet cep<strong>en</strong>dant <strong>de</strong> prévoir, <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> la température et <strong>de</strong> la pression, la nature <strong>de</strong>s<br />
espèces les plus probables et leurs fractions molaires respectives.<br />
A titre d'exemple, nous avons représ<strong>en</strong>té sur la Figure II-1, la composition chimique,<br />
obt<strong>en</strong>ue par calcul, <strong>d'un</strong> plasma d'argon et <strong>de</strong> vapeur d'eau. On remarquera la prés<strong>en</strong>ce<br />
d'atomes, <strong>de</strong> radicaux libres, H par exemple, ainsi que d'espèces ionisées et d'électrons qui<br />
<strong>de</strong>vi<strong>en</strong>n<strong>en</strong>t actifs aux hautes températures <strong>de</strong>s plasmas thermiques. La dissociation <strong>de</strong> H2 et<br />
O2 est quasi complète dès 3000 K et la première ionisation intervi<strong>en</strong>t vers 6000 K ; il faut<br />
monter à 12 000 K pour que le taux d’ionisation atteigne 10 %.<br />
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