SOCLEMA vous propose un système clé en main pour l‘échantillonnage du Syngas issu de la pyrogazéification.
Il s’agit d’un système prêt à l’emploi qui permet de passer successivement l’échantillon dans des flacons réchauffés puis refroidis. Ce système d’échantilonnage par TAR PROTOCOL a été étudié pour permettre une mise en place rapide et une utilisation simple.
Le système proposé par SOCLEMA est composé de 2 cuves, l’une avec un bain chaud, l’autre avec un bain froid, d’une partie amovible sur laquelle sont fixés les flacons, d’un module Peltier pour le refroidissement, d’un débitmètre massique et d’une pompe de circulation. Les connexions entrée/sortie se font par raccords rapides.
Voici les principaux avantages de ce système :
- Utilisation aisée sans neige carbonique grâce au module Peltier
- Meilleur bullage et meilleur échange du gaz dans l’isopropanol grâce à la forme allongée des flacons
- Influence limitée de la température extérieure grâce à l’isolation renforcée des cuves
- Meilleur conductivité thermique grâce à l’usinage des cuves
- Meilleur transfert du froid grâce à l’usinage de floc froid à la forme des flacons
- Visualisation de la circulation du fluide grâce au tube PFA reliant les flacons
- Réglage précis du débit et calcul du volume transféré grâce au débitmètre massique
- Pas de risque de surpression grâce à la soupape de sécurité sur la cuve de réchauffage
- Sécurité et facilité de démontage grâce aux fermetures grenouillères
- Facilité de montage / démontage / transport grâce aux poignées de manutention
- Démontage facile des flacons avec support flacon pour hotte de laboratoire
La pyrogazéification permet de produire du gaz renouvelable ou de récupération à partir de biomasse sèche ou de combustibles recyclés issus d’un tri à la source lorsque ces derniers ne peuvent pas être valorisés en amont sous forme de matière. Parmi les voies possibles de valorisation, le gaz de synthèse obtenu peut être converti en gaz injectable dans les réseaux. Ce dernier est substituable au gaz naturel dans toutes ses applications.
La pyrogazéification consiste à chauffer la biomasse sèche à des températures comprises entre 900 et 1200°C en présence d’une faible quantité d’oxygène. Cette décomposition thermique produit un gaz de synthèse. Le lavage permet ensuite d’éliminer la fraction condensable du gaz de synthèse brut, ainsi que de certains polluants afin de le purifier (goudrons, produits soufrés…). Le gaz passe ensuite par une étape de méthanation pour augmenter sa teneur en méthane. Enfin, le gaz est mis aux spécifications, ie que ses caractéristiques finales sont ajustées (pouvoir calorifique, teneur en eau…) afin de répondre aux spécifications du gaz injectable dans les réseaux.
Les procédés thermochimiques permettent dans un premier temps de transformer la biomasse, solide et hétérogène, en combustibles gazeux ou liquides.
Les goudrons produits par la pyrogazéification
Le gaz de synthèse obtenu entraine avec lui, sous l’effet des températures élevées et de façon non maîtrisée, des composés organiques lourds générés par la décomposition thermique et appelés goudrons. Ces goudrons se condensent facilement sur les points froids, ce qui provoque un encrassement des conduites et une perte d’efficacité des échanges thermiques. Par ailleurs, les goudrons peuvent former du coke par cokage ou des suies par polymérisation.
Bien que les goudrons ne soient pas l’unique source d’empoisonnement (particules, sels métalliques, composés inorganiques soufrés, chlorés et azotés), ils restent néanmoins le polluant le plus difficile à éliminer.
Il existe différentes définitions des goudrons. De manière générale, les goudrons ou « Tars » désignent un mélange complexe d’hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques d’un à plusieurs cycles pouvant contenir ou non un hétéroatome.
La composition en goudrons dans un gaz de synthèse dépend directement des conditions opératoires (température, pression, atmosphère oxydante ou non, temps de séjour), du type de réacteur utilisé et de la nature de la biomasse.
Cependant, l’analyse des goudrons et plus particulièrement leur échantillonnage en milieu extrême (températures et pressions élevées, forte humidité) se révèlent être une tâche délicate. La difficulté est d’avoir un échantillon qui, dans des conditions de laboratoire, soit représentatif le plus possible des gaz de synthèse.
La méthode de référence pour l’échantillonnage des goudrons est appelée le « Tar Protocol »
Cette technique est basée sur l’échantillonnage discontinu des gaz de synthèse contenant des particules et des goudrons dans des conditions isocinétiques. Le système d’échantillonnage est composé de plusieurs dispositifs de piégeage : un filtre à particules chauffé, un condenseur et une série de barboteurs contenant des solvants. Un dispositif de chauffage des lignes d’échantillonnage permet d’éviter en partie la condensation des goudrons avant les dispositifs prévus à cet effet. Le procédé d’échantillonnage est constitué de 4 modules et de sous-modules.
Le module 1 est constitué d’un système de vanne d’échantillonnage et d’une canne isocinétique chauffée qui permet le prélèvement des gaz, que ce soit dans un réacteur sous pression ou non. Les lignes de prélèvements sont en général maintenues à des températures supérieures à 350°C afin de minimiser la condensation des goudrons lourds.
Le module 2 est composé d’un filtre gravimétrique qui permet de récupérer des particules en sortie du réacteur. En effet, ces particules pourraient entraîner le colmatage des supports de prélèvement situés en aval (condenseur et barboteurs).
Dans le module 3, les barboteurs de collecte des goudrons sont placés dans différents bains dont la température varie de 20 à -20 °C. Les bains absorbent le dégagement de chaleur provoqué par le refroidissement des gaz et leur condensation. La condensation directe des effluents liquides sans milieu de dilution (uniquement par piège froid) peut entraîner des réactions entre les composés piégés, c’est pourquoi un solvant est placé dans chacun des barboteurs pour absorber ces composés et ainsi éviter toute réaction parasite.
L’isopropanol a été déterminé comme le solvant le plus approprié pour la collecte des goudrons de par sa faible toxicité et sa faculté à solubiliser les goudrons pour leur collecte.
Immédiatement après l’échantillonnage, le contenu des barboteurs est stocké dans une bouteille qui est maintenue hermétiquement fermée à une température inférieure à 5°C pour des analyses ultérieures.
Le module 4, quant à lui, permet de mesurer et régler les paramètres du gaz.
Le débit de gaz prélevé est maintenu constant à l’aide d’une pompe à vide. Il est important de veiller à ce que le débit de prélèvement ne soit pas trop important par rapport à la capacité de refroidissement et d’adsorption des barboteurs.
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