Rapport CAS Technologies competitives - D'Dline 2020

Des technologies compétitives au service du développement durable
Plusieurs réacteurs Fischer-Tropsch sont actuellement utilisés pour produire du gaz
de synthèse à partir de charbon, de gaz naturel ou même de biomasse, en carburant,
principalement :
−
−
les réacteurs en lit fixe : ils sont parmi les plus anciens en termes de conception.
Ils sont constitués d’un faisceau de tubes parallèles remplis de catalyseur. Les
développements technologiques se sont orientés vers des réacteurs multitubulaires
pour contrôler le caractère fortement exothermique de la synthèse
Fischer-Tropsch ;
les réacteurs en lit bouillonnant triphasique : le gaz de synthèse est injecté en fond
de colonne et est intimement mélangé aux phases liquide/solide composées des
hydrocarbures lourds produits par la réaction Fischer-Tropsch et du catalyseur
sous forme de poudre. Le mélange liquide/solide constitue une phase homogène à
l’intérieur du réacteur (pas de décantation du solide) appelée « slurry ». Un
échangeur interne permet d’éliminer la chaleur produite par la réaction et
également de contrôler la température dans le réacteur. En tenant compte des
contraintes liées à la réaction et des contraintes mécaniques, la capacité par
réacteur est actuellement de l’ordre de 17 000 barils par jour.
Les unités de production de carburants de synthèse à partir de charbon
et de gaz naturel dans le monde
Le charbon
Les premières unités de production d’hydrocarbures de synthèse à partir de charbon
ont été démarrées quelques années avant la Seconde Guerre mondiale en Allemagne.
Compte tenu de ses réserves importantes en charbon (8 e
réserve mondiale) et pour
assurer son indépendance énergétique, l’Afrique du Sud a développé sa propre
technologie Fischer-Tropsch. De même, l’utilisation du charbon comme ressource
énergétique est en fort développement, notamment en Chine (régions de Shenhua
et Ningxia) ou en Inde, pays riches en réserves carbonifères. L’accompagnement ou
non de tels projets par du captage et du stockage de CO 2
influera fortement sur
l’empreinte écologique et sur les coûts. Plusieurs modèles économiques sont étudiés.
Certains ont plutôt une finalité chimique et dans ce cas utiliseront plutôt un Fischer-
Tropsch haute température, voire une synthèse de méthanol plutôt qu’un Fischer-
Tropsch ; d’autres ciblent les carburants et utiliseront de préférence le Fischer-
Tropsch basse température.
Le gaz naturel
Plusieurs projets industriels de production de carburant à partir de gaz naturel ont été
mis en œuvre dans le monde :
−
le projet Bintulu, en Malaisie, est le premier projet industriel au monde de
conversion du gaz naturel en hydrocarbures par la synthèse Fischer-Tropsch
(réacteur en lit fixe). Les unités démarrées en 1993 permettaient de convertir
3 millions de mètres cubes de gaz naturel produit en mer de Chine et de fournir
initialement 12 500 barils par jour de composés hydrocarbonés (l’unité a été
remodelée depuis et sa capacité de production est passée à 14 700 barils par
jour). Ce projet développé par la compagnie pétrolière Shell met en avant ses
propres technologies ;
Centre d’analyse stratégique - 154 - Août 2012
www.strategie.gouv.fr