Biogaz en vue de son utilisation en production d'énergie : séparation des siloxanes et du sulfure d'hydrogène

Biogas as a renewable energy source : hydrogen sulfide and siloxanes separation

• Auteur / Autrice : Carolina Rojas Devia
• Direction : Albert Subrenat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance le 11/02/2013
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences pour l'ingénieur, géosciences, architecture
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire / GEPEA
• Jury : Président / Présidente : Patrick Germain
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Le Coq, Michel Baudu, Jean-Christophe Batsale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Michèle Heitz, Jean-Louis Fanlo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gaz -- Absorption et adsorption

Sulfure d'hydrogène

Gaz -- Épuration

Biogaz

Mots clés libres

Biogaz

Absorption

Adsorption

Sulfure d’hydrogen

Siloxanes

Biogas

Absorption

Adsorption

Hydrogen sulfide

Siloxanes

Résumé

Ce travail présente une étude de procédé de traitement des siloxanes et de l’H2S appliqué à la purification des biogaz. Une approche bibliographique montre l’intérêt de développer de nouveaux procédés de traitement à faible coût pouvant s’intégrer facilement dans une filière complète de purification des biogaz. Une partie de l’étude est consacrée aux possibilités de traitement par transfert gaz-liquide dans des huiles. Cette technique est comparée à un procédé plus classique de traitement par adsorption sur charbon actif. Les résultats ont montré que ces 2 techniques étaient complémentaires, l’absorption dans une huile utilisée pour le traitement de fortes concentrations et l’adsorption sur charbon actif en traitement definition. Une autre partie de l’étude a été consacrée au traitement de l’H2S. Les niveaux d’abattement requis étant de plus en plus bas, l’approche choisie est celle d’un traitement definition en complément des traitements principaux classiques. Le procédé étudié est celui d’un système par physi-adsorption sur charbon actif en tissu pre-humidifié. Celui-ci est régénéré in situ par chauffage électrique direct et mise en dépression du réacteur. L’étude des conditions opératoires a permis d’établir des paramètres de régénération et des conditions de traitement permettant de réaliser des cycles pérenne. L’intérêt réside ici dans les conditions douces de température et de pression utilisées pour la régénération.

This work presents a study of the siloxanes and hydrogen sulfide separation process applied to the biogas treatment. A bibliography review shows the interest in the development of new technologies of low cost, to integrate them into an overall process of biogas up-grading. One part of this study is focused on the possible separation process by gas-liquid transfer into oils. This technology is compared with a more classical treatment process by adsorption into activated carbons. The results showed that both technologies are complementary, the absorption into oils used primarily to the abatement of high concentrations and the adsorption into the activated carbon as a finishing process. A second part of this study is focused on the hydrogen sulfide treatment. The requirements of abatement are very low, thus the approach is focused on a finishing process to complement the more classical methods. Thus a system by physic adsorption into pre-humidified activated carbon cloth was studied. The filter was regenerated in situ by direct electric heating under vacuum pressure. The study of the operating conditions allowed establishing the regeneration parameters and the process sustainability. The interest here is focused on the soft conditions of temperature and vacuum used to achieve the regeneration.