Filtration par électro-précipitation des gaz issus de la gazéification de la biomasse à haute température (300-1000°C)

Filtration of gas stemming from biomass gasification with an electrostatic precipitator at high temperature (300-1000°C)

• Auteur / Autrice : Audrey Villot
• Direction : Yves Gonthier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Chambéry
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire procédés énergie bâtiment (Le-Bourget-du-Lac, Savoie, France ; 2002-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Précipitation électrostatique

Filtration

Traitement thermochimique

Gaz de synthèse

Biomasse -- Gazéification

Mots clés libres

Electrofiltre

Haute température

Haute pression

Résumé

L'augmentation de la demande énergétique mondiale, l'épuisement des ressources fossiles et la sensibilisation croissante aux risques environnementaux liés aux émissions de gaz à effet de serre conduisent à porter un intérêt grandissant pour la « biomasse-énergie ». Dans le contexte actuel, la biomasse est potentiellement une des énergies renouvelables les plus abondantes et la seule à pouvoir prétendre répondre à la demande en carburant pour les transports. Parmi les procédés envisagés pour développer la production des biocarburants, notamment celle des carburants dits de seconde génération, la transformation thermochimique de la biomasse a été identifiée comme une des voies les plus prometteuses. Elle consiste en la production d'un gaz de synthèse (H2, CO, CH4, CO2, H2O) via un procédé de gazéification, suivi d'une synthèse Fischer-Tropsch dont l'avantage est de produire des biocarburants directement utilisables. Pour pouvoir être utilisés en synthèse, les gaz sortants du gazéifieur doivent être exempts de toutes particules et impuretés. Il est également nécessaire pour des raisons énergétiques de mettre en œuvre un procédé d'épuration des gaz de synthèse à une température la plus haute possible. Pour répondre à cette problématique, une étude sur la filtration des gaz issus de la gazéification de la biomasse par un procédé de précipitation électrostatique à hautes température (500 -1000°C) et pression (0,1 - 1 MPa) a été réalisée. L'étude paramétrique a montré la possibilité de travailler avec des électrofiltres sous ces conditions contraignantes de température et de pression, notamment grâce aux effets antagonistes de ces deux paramètres. Puis, les essais de filtration réalisés directement en aval d'un gazéifieur ont démontré la possibilité d'utiliser un procédé d'électroprécipitation pour épurer les gaz de synthèse a des températures allant jusque 700/800°C. Au-delà de cette température, les technologies existantes ne permettent pas de concevoir un électrofiltre pouvant répondre aux exigences d'exploitation d'un site industriel de production de biocarburants de seconde génération.

The increasing global energy demand, the depletion of fossil resources and the increasing awareness about the environmental risks linked to the omissions of greenhouse gases lead to take a growing interest in “biomass energy”. In this context, the biomass is potentially one of the most profuse renewable energies and the only to be able to provide for the transportation fuel needs. Among the projected technologies for the biofuel production, in particular this so-called second generation biofuels, the thermochemical conversion of biomass has been identified as one of the most promising. It constitutes of a biomass gasification process followed by a Fisher-Tropsch synthesis which has the advantage to produce biofuels directly usable. To be used in synthesis process, the gases from biomass gasification must be free of particles and impurities. For energy reasons, it is also necessary to implement a filtration process at a temperature as high as possible. To address this issue, a study on the filtration of gases from the gasification of biomass with an electrostatic precipitator at high temperature (500 -1000°C) and pressure (0,1 - 1 MPa) was conducted. A parametric study has shown the possibility to use an electrostatic precipitator under these conditions of temperature and pressure, notably thanks to antagonistic influence of these two parameters. Then, filtration tests carried out directly downstream of a gasifier demonstrated the feasibility of implementing an electrostatic precipitator to purify the synthesis gases at temperatures of up to 700/800°C. Over this temperature, existing technologies do not allowed to develop an electrostatic precipitator which will answer at the operational requirements of industrial sites of second generation biofuel production.