CA1223731A - Procede de fabrication de combustibles solides a partir d'huiles lourdes d'hydrocarbures et de matieres vegetales - Google Patents
Procede de fabrication de combustibles solides a partir d'huiles lourdes d'hydrocarbures et de matieres vegetalesInfo
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Abstract
L'invention concerne un procédé de fabrication d'un combustible solide, à partir d'une huile d'hydrocarbures et de matière organique végétale, caractérisé en ce qu'on mélange le matériau organique végétal avec une macroémulsion du type huile dans l'eau et on sèche le combustible solide résultant, l'huile étant une huile d'hydrocarbures de viscosité à 100.degree.C supérieure à 500 centistokes (1 stoke = 10-4m2/s), la taille moyenne des gouttelettes d'huile de l'émulsion étant choisie entre 0,5 et 20 micromètres et le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion à la matière sèche de la matière cellulosique étant de 1 : 10 à 10 : 1.
Description
~3~3~
L'invention concerne un procede de fabrication de combustib1es solides, ; ainsi que les combustibles solides ob-tenus par ce procede.
On sait que les fractions hydrocarbonees lourdes,notamment les residus de point d'ebullition superieur à 350 C, trouvent difficilement em-ploi comme combustibles liquides en raison de leur grande viscositeet de leur teneur elevee en impuretes, notannment soufre et métaux.
Par ailleurs, on dispose de quantites considerables de materiaux organiques provenant de l'agriculture et des industries agroalimen-taires communement designes par le terme general de biomasse.
Certains de ces matériaux constituent des combustibles de pouvoir com-bustible relativement faible ; c'est le cas du bois, lorsqu'il est decoupe aux dimensions des appareils de combustion. Par contre, lorsqu'il s'agit de debris de bois tels que sciure, rejets d'industrie ou petits taillis, l'utilisation comme combustible est peu pratique.
En outre certains materiaux organiques, notamment les ordures mena-gères, sont 1e plus souvent rejetes ou trules dans les decharges, en pure perte. Plus generalement, les materiaux organiques ne sont pas stockables à cause des phenomènes de fermentation, ils contiennent beaucoup d'eau et en absorbent facilen1ent quand on les stocke à
l'exterieur, leur pouvoir calorifique est faible, leur homogeneité
~2Z3~3~
L'invention concerne un procede de fabrication de combustib1es solides, ; ainsi que les combustibles solides ob-tenus par ce procede.
On sait que les fractions hydrocarbonees lourdes,notamment les residus de point d'ebullition superieur à 350 C, trouvent difficilement em-ploi comme combustibles liquides en raison de leur grande viscositeet de leur teneur elevee en impuretes, notannment soufre et métaux.
Par ailleurs, on dispose de quantites considerables de materiaux organiques provenant de l'agriculture et des industries agroalimen-taires communement designes par le terme general de biomasse.
Certains de ces matériaux constituent des combustibles de pouvoir com-bustible relativement faible ; c'est le cas du bois, lorsqu'il est decoupe aux dimensions des appareils de combustion. Par contre, lorsqu'il s'agit de debris de bois tels que sciure, rejets d'industrie ou petits taillis, l'utilisation comme combustible est peu pratique.
En outre certains materiaux organiques, notamment les ordures mena-gères, sont 1e plus souvent rejetes ou trules dans les decharges, en pure perte. Plus generalement, les materiaux organiques ne sont pas stockables à cause des phenomènes de fermentation, ils contiennent beaucoup d'eau et en absorbent facilen1ent quand on les stocke à
l'exterieur, leur pouvoir calorifique est faible, leur homogeneité
~2Z3~3~
2 --est insuffisante et certains d'entre eux ont une teneur en matière minérale élevée; tous ces inconvénients expliquent leur peu de succes comme combustibles~
L'invention permet de produire un combustible S doué des propriétés avantageuses suivantles:
- bon pouvoir calorifique, - bonne stabilité; ils n'émettent pas de vapeurs et peuvent donc être stockés sans danger, - ils sont bon marché, - ils sont facilement manipulables en raison de leur état solide, - leur teneur en eau est faible et ils ne repren-nent pas l'eau au stockage même à l'air libre, - leur teneur en soufre est faible, le plus souvent moins de 2~.
L'lnvention concerne un procédé de fabrication d'un combustible solide, à partir d'une huile d'hydro-carbures et de matiere organique végétale, caractérisé
en ce qu'on mélange le matériau organique végétal avec une macroémulsion du type huile dans l'eau et on seche le combustible solide résultant, l'huile étant une huile d'hydrocarbures de viscosité à 100C supérieure à 500 ~entistokes (1 stoke = lO 4 m2/s), la taille moyenne des gouttelettes d'huile de l'émulsion étant choisie entre 0,S et 20 micrometres et le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion a la matière sèche de la matière cellulosi-que étant de l : lO à lO : l. S'il y a lieu on procede a une mise en forme et/ou a un enrobage du melange.
Plus particulierement, on mélange 50 parti~s en poids de matériau organique (poids sec) avec 50 parties en poids de l'emulsion (poids sec).
Loxs du mélange, on peut incorporer divers ~L~23~
- 2a -ingrédients destinés, par exemple, à ameliorer les carac-téristiques physiques et/ou mécaniques, du matériau solide final ou à améliorer la combustion.
La mise en émulsion de l'hydrocarbure peut s'effectuer en faisant passer un mélange d'huile d'hydro-carbure, d'eau et éventuellement d'émulsifiant dans un engin de mélange approprié. On opère à une température àlaquelle l'huile est suffisamment fluide, température qui dépend de la viscosité de cette huile. Dans la plu-part des '3
L'invention permet de produire un combustible S doué des propriétés avantageuses suivantles:
- bon pouvoir calorifique, - bonne stabilité; ils n'émettent pas de vapeurs et peuvent donc être stockés sans danger, - ils sont bon marché, - ils sont facilement manipulables en raison de leur état solide, - leur teneur en eau est faible et ils ne repren-nent pas l'eau au stockage même à l'air libre, - leur teneur en soufre est faible, le plus souvent moins de 2~.
L'lnvention concerne un procédé de fabrication d'un combustible solide, à partir d'une huile d'hydro-carbures et de matiere organique végétale, caractérisé
en ce qu'on mélange le matériau organique végétal avec une macroémulsion du type huile dans l'eau et on seche le combustible solide résultant, l'huile étant une huile d'hydrocarbures de viscosité à 100C supérieure à 500 ~entistokes (1 stoke = lO 4 m2/s), la taille moyenne des gouttelettes d'huile de l'émulsion étant choisie entre 0,S et 20 micrometres et le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion a la matière sèche de la matière cellulosi-que étant de l : lO à lO : l. S'il y a lieu on procede a une mise en forme et/ou a un enrobage du melange.
Plus particulierement, on mélange 50 parti~s en poids de matériau organique (poids sec) avec 50 parties en poids de l'emulsion (poids sec).
Loxs du mélange, on peut incorporer divers ~L~23~
- 2a -ingrédients destinés, par exemple, à ameliorer les carac-téristiques physiques et/ou mécaniques, du matériau solide final ou à améliorer la combustion.
La mise en émulsion de l'hydrocarbure peut s'effectuer en faisant passer un mélange d'huile d'hydro-carbure, d'eau et éventuellement d'émulsifiant dans un engin de mélange approprié. On opère à une température àlaquelle l'huile est suffisamment fluide, température qui dépend de la viscosité de cette huile. Dans la plu-part des '3
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cas, la température est située entre 50 et 200 C, de préférence entre 80 et 140 C, et la pression doi-t être suffisante pour eviter la vaporisation de l'eau. La pression est donc le plus souvent choi-sie entre 1 et 20 bars.
Compte tenu de la taille relativement importante des gouttelettes d'huile de l'emulsion utilisée à l'étape (a) ci-dessus, cette émul-sion peut être qualifiee de macroemulsion, par opposition aux micro-emulsions dont la taille des gouttelettes est beaucoup plus faible.
Les huiles hydrocarbonées lourdes utilisables dans l'invention com-prennent tout produit derive du pétrole ou du charbon ayant la visco-site indiquée plus haut. Ce sont principalement des produits dont les fractions bouillant au dessous de 350 C ont e-té enlevées au moins en majeure partie par distillation naturelle ou distillation industrielle.
Ces huiles comprennent donc les résidus tels que le fond de colonne de distillation atmosphérique dont le point d'ebullition est au dessus de, par exemple, 340 C, oules residus de distillation sous vide de coupes hydrocarbonees dont le point d'ebullition est superieur à, par exemple, 560 C. Ces huiles comprennent aussi des goudrons, des brais, des bitumes issus de sables bitumineux ou des goudrons issus de schistes bitumineux.
Le procede s'applique aussi aux coupes lourdes des bruts lourds qui sont, comme les residus des autres origines, caractérisés par une teneur elevée en composées sulfurés une teneur élevée en contaminants minéraux (nickel, fer, vanadium etc...). La teneur en métaux de ces coupes peut dépasser 2000 ppm et la teneur en éléments soufrés est en moyenne comprise entre 4 et 6 %
en poids et peut dépasser de 8 ~'. La densité est en moyenne voisine de 1.
cas, la température est située entre 50 et 200 C, de préférence entre 80 et 140 C, et la pression doi-t être suffisante pour eviter la vaporisation de l'eau. La pression est donc le plus souvent choi-sie entre 1 et 20 bars.
Compte tenu de la taille relativement importante des gouttelettes d'huile de l'emulsion utilisée à l'étape (a) ci-dessus, cette émul-sion peut être qualifiee de macroemulsion, par opposition aux micro-emulsions dont la taille des gouttelettes est beaucoup plus faible.
Les huiles hydrocarbonées lourdes utilisables dans l'invention com-prennent tout produit derive du pétrole ou du charbon ayant la visco-site indiquée plus haut. Ce sont principalement des produits dont les fractions bouillant au dessous de 350 C ont e-té enlevées au moins en majeure partie par distillation naturelle ou distillation industrielle.
Ces huiles comprennent donc les résidus tels que le fond de colonne de distillation atmosphérique dont le point d'ebullition est au dessus de, par exemple, 340 C, oules residus de distillation sous vide de coupes hydrocarbonees dont le point d'ebullition est superieur à, par exemple, 560 C. Ces huiles comprennent aussi des goudrons, des brais, des bitumes issus de sables bitumineux ou des goudrons issus de schistes bitumineux.
Le procede s'applique aussi aux coupes lourdes des bruts lourds qui sont, comme les residus des autres origines, caractérisés par une teneur elevée en composées sulfurés une teneur élevée en contaminants minéraux (nickel, fer, vanadium etc...). La teneur en métaux de ces coupes peut dépasser 2000 ppm et la teneur en éléments soufrés est en moyenne comprise entre 4 et 6 %
en poids et peut dépasser de 8 ~'. La densité est en moyenne voisine de 1.
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Certaines coupes peuvent renfermer des fractions bouillant au dessous de 350C. C'est le cas de certaines boues huileuses de raffineries ou d'usines chimiques ou de certains residus lourds de craquage ou de craquage a 1a vapeur.
Lorsque les huiles n'ont pas la viscosite requise on peut augmenter celle-ci par melange avec des fractions lourdes, par exemple des fractions d'asphalte. On donnera la preference aux huiles hydrocar-bonnees qui renferment, naturellement ou apres melange, au moins 0,5 % en poids d'asphaltenes (dosage a l'heptane), et par exemple 2 a 30 % en poids d'asphaltenes.
Les matières organiques peuvent provenir, par exemple, de dechets, de cultures energetiques ou de gisements naturels, la teneur ponderale en eau de ces matieres pouvant varier de 5 à 95 %.
.
Les déchets peuvent être d'origine humaine ou animale, par exemple, bbues urbaines, lisiers, fumiers, fraction adequate des ordures ménageres ; ils comprennent aussi des residus combustibles de l'industrie agro-alimentaire, par exemple, drêche, fanes de mals, tiges de topinambour, lie de vin, pulpes, ou des residus produits par la mise en oeuvre du bois, par exemple, écorce, sciures, liqueurs noires.
Les cultures energetiques comprennent, par exemple, les plantes aquatiques que l'on rencontre dans les eaux douces, les eaux saumâtres et les oceans, ainsi que les plantes terrestres que l'on cultive pour produire de l'energie, par exemple les cannes de Provence.
Les matieres organiques comprennent egalement les tourbes ou sediments riches en matieres ligno ce11ulosiques.
Certaines coupes peuvent renfermer des fractions bouillant au dessous de 350C. C'est le cas de certaines boues huileuses de raffineries ou d'usines chimiques ou de certains residus lourds de craquage ou de craquage a 1a vapeur.
Lorsque les huiles n'ont pas la viscosite requise on peut augmenter celle-ci par melange avec des fractions lourdes, par exemple des fractions d'asphalte. On donnera la preference aux huiles hydrocar-bonnees qui renferment, naturellement ou apres melange, au moins 0,5 % en poids d'asphaltenes (dosage a l'heptane), et par exemple 2 a 30 % en poids d'asphaltenes.
Les matières organiques peuvent provenir, par exemple, de dechets, de cultures energetiques ou de gisements naturels, la teneur ponderale en eau de ces matieres pouvant varier de 5 à 95 %.
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Les déchets peuvent être d'origine humaine ou animale, par exemple, bbues urbaines, lisiers, fumiers, fraction adequate des ordures ménageres ; ils comprennent aussi des residus combustibles de l'industrie agro-alimentaire, par exemple, drêche, fanes de mals, tiges de topinambour, lie de vin, pulpes, ou des residus produits par la mise en oeuvre du bois, par exemple, écorce, sciures, liqueurs noires.
Les cultures energetiques comprennent, par exemple, les plantes aquatiques que l'on rencontre dans les eaux douces, les eaux saumâtres et les oceans, ainsi que les plantes terrestres que l'on cultive pour produire de l'energie, par exemple les cannes de Provence.
Les matieres organiques comprennent egalement les tourbes ou sediments riches en matieres ligno ce11ulosiques.
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L'agent émulsifiant peut etre une substance colloide d'origine minérale,telle que les argiles finement divisees et couramment utilisees dans les operations de forage,ou de preference une substance tensio-active qui peut être anionique, cationique, non ionique ou zwitt~rionique.
Des exemples d'agents non-ioniques sont les composes formes par réaction d'oxyde d'éthylene avec, par exemple, un alcool, un alkyl phénol, un ester, un amide ou un sulfate d'alkyle.
Des exemples d'agents anioniques sont les sulfonates, par exemple les alkylarylsulfonates, les alkylsulfates et carboxylates de sodium, potassium ou ammonium.
Des exemples d'agents cationiques sont les sels d'ammonium quater-naires a longue chaîne hydrocarbonee.
Comme exemples de tensio-actifs zwitterioniques, on peut citer les alkylcarboxybetaines, les alkylamidosultaines, ainsi que les carbo-xybetaines dérivées d'acides naphténiques.
Ces agents sont tres bien connus des specialistes et l'invention ne se limite pas a l'emploi de categories particulieres de ces agents. Un agent prefere est toutefois le tall-oil.
Ce peut être le tall-oil dit brut avant distillation ou le tall-oil dit poix de tall-oil recupére en fond de colonne de rectification du tall-oil brut.
Cet agent presente en effet plusieurs avantages : faible prix, grande efficacite même a faible teneur de 0,5 a 1,5 7O en poids, et de preference 1 %, sa propriete au moment de la rupture d'emulsion de se separer préférentiellement vers la phase organique ce qui représente un intérêt au niveau du bilan ponderal mais aussi diminue la charge organique de la phase aqueuse ce qui rend
L'agent émulsifiant peut etre une substance colloide d'origine minérale,telle que les argiles finement divisees et couramment utilisees dans les operations de forage,ou de preference une substance tensio-active qui peut être anionique, cationique, non ionique ou zwitt~rionique.
Des exemples d'agents non-ioniques sont les composes formes par réaction d'oxyde d'éthylene avec, par exemple, un alcool, un alkyl phénol, un ester, un amide ou un sulfate d'alkyle.
Des exemples d'agents anioniques sont les sulfonates, par exemple les alkylarylsulfonates, les alkylsulfates et carboxylates de sodium, potassium ou ammonium.
Des exemples d'agents cationiques sont les sels d'ammonium quater-naires a longue chaîne hydrocarbonee.
Comme exemples de tensio-actifs zwitterioniques, on peut citer les alkylcarboxybetaines, les alkylamidosultaines, ainsi que les carbo-xybetaines dérivées d'acides naphténiques.
Ces agents sont tres bien connus des specialistes et l'invention ne se limite pas a l'emploi de categories particulieres de ces agents. Un agent prefere est toutefois le tall-oil.
Ce peut être le tall-oil dit brut avant distillation ou le tall-oil dit poix de tall-oil recupére en fond de colonne de rectification du tall-oil brut.
Cet agent presente en effet plusieurs avantages : faible prix, grande efficacite même a faible teneur de 0,5 a 1,5 7O en poids, et de preference 1 %, sa propriete au moment de la rupture d'emulsion de se separer préférentiellement vers la phase organique ce qui représente un intérêt au niveau du bilan ponderal mais aussi diminue la charge organique de la phase aqueuse ce qui rend
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inutile la plupart du temps son traitement.
Pour pouvoir être utilisé, le tall-oil ou poix de tall-oil doit etre employé sous forme de sel obtenu a partir de soude, par exemple. A titre d'exemple on peut utiliser 0,25 gramme de soude et l g de tall-oil pour 80 g d'eau et l20 grammes de brut lourd.
Un autre émulsifiant préféré est une fraction asphalte provenant d'une unité de désasphaltage, fraction ayant de préference les caracteristiques suivantes : densité comprise entre l,04 et l,l à 50C et teneur en asphaltenes (dosage a l'heptane) comprise entre 30 a 60 % en poids. Ce type d'emulsifiant naturel plus specialement adapte aux bruts lourds de faible ou tres faible teneur en asphaltènes presente un certain nombre d'interêts :
- insensibilite aux variations de salinite (puisqu'il peut suppor-ter la teneur en sel des eaux de formation) - faible prix et abondante disponibilite dans le futur - il renforce la stabilite de l'emulsion quand un emulsionnant de type classique est utilise.
Il est clair que lorsque l'huile forme d'elle-même une macroémulsion avec l'eau, ce qui est le cas de certaines huiles asphaltiques, l'emploi d'un tensio-actif d'un autre type n'est pas indispensable.
La condition à satisfaire est de réaliser une macroémulsion, c'est à dire une émulsion des gouttelettes d'huile dans l'eau dont la dimension moyenne de gouttelettes est comprise entre 0,5 et 20 ; micromètres de préférence entre l et lO micromètres. Une telle émulsion est relativement instable et se brise relativement vite au contact du matériau cellulosique, permettant l'imprégnation de celui-ci par l'huile redevenue relativement visqueuse (elle reprend une viscosité élevée, proche de sa viscosité initiale).
inutile la plupart du temps son traitement.
Pour pouvoir être utilisé, le tall-oil ou poix de tall-oil doit etre employé sous forme de sel obtenu a partir de soude, par exemple. A titre d'exemple on peut utiliser 0,25 gramme de soude et l g de tall-oil pour 80 g d'eau et l20 grammes de brut lourd.
Un autre émulsifiant préféré est une fraction asphalte provenant d'une unité de désasphaltage, fraction ayant de préference les caracteristiques suivantes : densité comprise entre l,04 et l,l à 50C et teneur en asphaltenes (dosage a l'heptane) comprise entre 30 a 60 % en poids. Ce type d'emulsifiant naturel plus specialement adapte aux bruts lourds de faible ou tres faible teneur en asphaltènes presente un certain nombre d'interêts :
- insensibilite aux variations de salinite (puisqu'il peut suppor-ter la teneur en sel des eaux de formation) - faible prix et abondante disponibilite dans le futur - il renforce la stabilite de l'emulsion quand un emulsionnant de type classique est utilise.
Il est clair que lorsque l'huile forme d'elle-même une macroémulsion avec l'eau, ce qui est le cas de certaines huiles asphaltiques, l'emploi d'un tensio-actif d'un autre type n'est pas indispensable.
La condition à satisfaire est de réaliser une macroémulsion, c'est à dire une émulsion des gouttelettes d'huile dans l'eau dont la dimension moyenne de gouttelettes est comprise entre 0,5 et 20 ; micromètres de préférence entre l et lO micromètres. Une telle émulsion est relativement instable et se brise relativement vite au contact du matériau cellulosique, permettant l'imprégnation de celui-ci par l'huile redevenue relativement visqueuse (elle reprend une viscosité élevée, proche de sa viscosité initiale).
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Il faut donc choisir les conditions de la mise en émulsion de manière à ne pas former une microemulsion, c'est à dire une emulsion beaucoup plus Fine (taille moyenne des gouttelettes inferieure à O,l ~m, par exemple 2 a lOO nm) La microemulsion se forme lorsqu'on utilise une proportion excessive d'agent tensio-actif, par exemple lO % en poids~de la phase huileuse, ou davantage, ou lorsque, même avec une faible teneur en agent tensio-actif, on ajoute un agent co-tensioactif tel qu'un alcool ou une amine.
Dans la plupart des cas, la proportion d'agent tensio-actif sera choisie entre O,l et 3 % du poids de l'huile.
L'eau peut être d'origine quelconque. On prefère toutefois une eau de teneur en sels au plus égale à 20 ppm poids/litre.
Le pH est choisi en fonction du tensio-actif choisi. Avec les tensio-actifs non-ioniques et zwitterioniques le pH est pratiquement indif-ferent ; avec les tensio-actifs anioniques (carboxylates ou sulFo-nates), dont l'emploi est prefere, un pH de 9 à l2 est prefere. Avec les tensio-actifs cationiques on adoptera au contraire un pH acide.
L'emulsion d'huile dans l'eau peut renfermer une proportion variable d'eau, de 25 a 50 % en poids, de preference 30 à 35 %, le complement correspondant à l'huile.
Après sa fabrication l'émulsion peut être utilisée immediatement ou être stockée, par exemple à une temperature d'environ lO à 80C.
L'emulsion possède une viscosité beaucoup plus faible que l'huile de départ, par exemple une viscosité lO à lOO cSt, de préférence de 20 à 50 cSt (l stoke = 10 4 m2/s) à 20C alors que la viscosite de l'huile de départ etait, par exemple, de 600 à 20COcSt.
L'emulsion est donc pompable et stockable sans risques (securite) et sans surcoût energetique.
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La biomasse peut être utilisée telle quelle lorsqu'elle se trouve dé-jà sous forme d'éléments finement divise (par exemple lie de vin, marc de cafe, boue d'epuration). Sinon il est avantageux de l'homoge-neiser dans un engin de melange quelconque. Cel;te opération peut être renouvelée si l'on a à mélanger plusieurs substrats. Pour certaines applications énergétiques les particules de la biomasse doivent être reduites et dans ce cas traverseront un engin mecaniqueb~oyeuroudila-cérateur.
La biomasse n'étant pas stockable lorsqu'elle est humide et fermentes-cible, cette matiere doit être mélansée a l~émulsion le plus rapide-ment possible sinon la perte en carbone par fermentation aerobique ou anaerobique est significative et les odeurs se developpent.
Dans certains cas on peut avoir interêt a secher la biomasse avant le melange ; on peut meme disposer de biomasse déjà seche.
On procède alors au melange de la matière organique avec l'emulsion d'huile. Les proportions d'émuls;on et de biomasse peuven-t être choi-sies-dans un large domaine. Si l'on rapporte ces proportions aux quan-tités d'huile d'hydrocarbures,pour l'émulsion, et de matière seche, pour la matiere organique, on pourra utiliser, par exemple, un rapport pondéral huile/matière sèche de 1 : 10 à 10 : 1, de préference 1 : 3 à
3 : 1.
Ce mélange peut se faire à température ambiante grâce au fait que l'émulsion possède une viscosite beaucoup plus faible que l'huile de depart, comme mentionne plus haut.
Le temps de melange pour arriver à une bonne homogenéisation depend de la qualite de la biomasse et du type d'emulsion. Ce temps se situe habituellement entre 30 secondes et S minutes.
Durant cette operation on observe au depart une viscosite faible du melange. Par la suite, la viscosite augmente a cause de la rupture de l'emulsion. L.'huile reprend a ce moment la viscosite qu'elle avait au depart, par exemple entre 600 et 2000 cSt a 100 C.
~223~73~.
Cette double action de mouillabilité et de rupture d'émulsion se tra-duit par un relargage d'eau pouvant atteindre, en fonction des subs-trats, de 10 à 50 % du volume d'eau du mélange, et l'eau relarguée est éliminée.
Divers ingrédients peuvent être ajoutes a l'emulsion et a la biomasse lors du melange ou avant celui-ci,ces ingredients pouvant ameliorer les proprietés des matériaux obtenus.
Ce peut être des additifs organiques, par exemple des asphaltes ou des coupes paraffiniques, des hydrates de carbone, des résidus élastomeres ou des résidus de polymère ou copolymère, ou des mineraux, par exemple des matieres susceptibles de réagir avec le soufre (chaux par exemple) des catalyseurs usés, des résines échangeuses d'ions usées ou des argiles.
Comme cela a ete vu plus haut l'asphalte produit par quelque procedé
que ce soit est un additif intéressant pour ameliorer l'emulsionnabilite des bruts et la qualité des émulsions. De plus il alourdit la phase or-ganique ce qui est recherché pour améliorer la structure. Lladdition d'asphalte,peut se faire en mélangeant les hydrocarbures lourds, base de l'émulsion liquide, avec un asphalte liquide.L'addition d'asphalte comme de tout additif, doit être telle que la viscosite de l'huile a emulsionner ne soit pas excessive, et par exemple qu'elle ne dépasse pas 4000 cSt a 150 C.
Comme on l'a indiqué plus haut, l'huile d'hydrocarbures utilisée pour former l'émulsion peut être constituée uniquement par de l'asphalte.
Comme on le verra plus loin, on peut aussi utiliser l'asphalte comme agent dlenrobage du combustible en fin de chaîne.
Un autre additif est constitue par des coupes petrolières riches en ~2~373~
paraffines dont le point de fusion est compris entre 40 et 80 C mais dont la viscosite à lQO C est tres faible, par exemple 10 à 25 cSt, ce qui est interessant dans le cas d'une reliquefaction eventuelle du combustible solide. On peut aussi ajouter des huiles provenant de la liquefaction des residus solides de fabrication d'elastomères ou des dechets de pneus. Ceux-ci après reduction en morceaux sont devulcani-ses a partir de 170 C au contact d'hydrocarbures lourds tels que ceux decrits precedemment ou de residus plus legers riches en insatures tels que les residus de steam-cracking ou de cracking. Ce melange se traduit par l'augmentation de viscosite de l'huile. On a aussi obtenu à partir de residus de steam-cracking (intervalle de distillat1on 180-480 C) des huiles qui, à 100 C, ont une viscosite de 8 000 cSt. Elles restent donc pompables. On peut egalement incorporer certains poly-mères ou copolymères ou des dechets de leur fabrication.
Un exemple est le copolymère ethylène/acetate de vinyle dont le fort pouvoir compatibilisant sur la biomasse et l'hydrocarbure est à noter.
Ces produits chers, mais utilises à faible teneur, ont des proprietes de liant physique interessantes vis à vis de la biomasse et de l'hy-drocarbure.
On peut aussi ajouter des hydratesde carbone ou polysaccharides ayantpour formule (C6 H1o 05)n, et par exemple de l'amidon. On peut egale-ment incorporer des resines naturelles provenant de la seve de vege-taux ; c'est le cas des gommes arabiques.
Les additifs organiques peuvent être utilises en une proportion pou-vant atteindre ou depasser 30 ,' en poids.
Comme exemples d'additifs mineraux, on mentionnera la chaux en propor-tion de 0,5 à S ,' en poids et les catalyseurs uses ou les supports de catalyseurs ayant par exemple une surface de 100 a 500 m2/g. Ce type de materiau est utile pour la captation du soufre ou la fixation de metaux tels que le vanadium et nickel, presents dans les residus de petrole et nuisibles dans l'etape de combustion.
373~
On mentionnera aussi l'utilisation de ce~taines resines echangeuses d'ions usées,notamment celles qui ont servi aux traitements des eaux.
Les additifs mineraux sont utilises en une proportion qui ne depasse pas 5 % en poids.
On peut egalement incorporer du charbon, du lignite ou du coke.
Un resultat important de l'operation de melange de l'emulsion avec la biomasse est de rendre la biomasse stockable. On a verifie sur plu-sieurs mois l'absence de degagement gazeux pour le melange de l'exem-ple n 1 repute être très sensible à la fermentation. Cette observa-tion est fondamentale dans les perspectives de valorisation de labiomasse car le stockage permet de secher le melange hydrocarbure/biomasse pendant les mois d'ete, mois ou l'energie nucleaire est disponible à meilleur marche, ou de secher ce melange la nuit après stockage dans la journee pour uti-liser l'energie electrique disponible la nuit.
Le stockage n'est cependant pas obligatoire et l'on peut ~rocéder immediatement au sechage. Le combustible humide qui se présente alors en elements pâteux de faibles dimensions peut rentrer dans le secheur, secheur dont llagent de sechage prefere est l'air chaud.
L'air chaud peut être d'origine quelconque et peut provenir d'une unite de recuperation de chaleur d'origine solaire, industrielle ou autre.
Le combustible obtenu à ce stade est soit solide soit pâteux. Dans ce dernier cas, il est necessaire de proceder à l'enrobage. Ceci est rea-lise en melangeant le combustible chaud avec un ou plusieurs materiauxadditifs. Ceux-ci peuvent etre de meme nature que les additifs intro-duits avant le sechage. On donnera toutefois la preference aux maté-riaux suivants :
Materiaux organiques :
- la biomasse sechee totalement ou partiellement qui,par son caractère oleophile,adhere bien à la surface.
~23~3~
- asphalte - paraffines ou cires Materiaux mineraux:
- cendre de la combustion - terres, argiles - chaux - catalyseurs uses ou echangeurs d'ions uses.
Cet enrobage ameliore la qualite mecanique du combustible mais peut aussi aider a 1'apport d'additifs utiles ~ la combustion (chaux). Le refroidissement peut se faire avec l'air ou avec l'eau. Le produit obtenu est hydrophobe.
L'enrobage est notamment effectue au moyen d'une emulsion d'un hydrocarbure de viscosite comprise entre 10 000 et 500 cSt à 140C (1 stoke = 10 4 m2/s) en propor-tion de 1 a 3% du poids du melange et au moyen de poudre de charbon en proportion de 0,5 a 5~ du poids du melange mis en forme et s~che.
On a indique ci-après les caracteristiques moyen-nes d'un combustible obtenu à partir d'un résidu sous videde distillation de petrole.
/ /,"
.~
~1 ~2~3~3~
12a -.
Residu sous Biomasse Combustible vide de l l'invention Pouvoir calori- _ _ ~ .
fique*Kcal/kg 950Q-10000 2500 50006000-7500 Cendres % pds _ 1-5 1-2 Matiere volatile > 80 > 80 > 80 Teneur en soufre 3,5 à 7 0,1 a 0,5 1,5 à 3 ~ poids humidité % pds 0,1 a 0,5 elevee <0,1 (hydrophile) (hydrophobe) Stockabilite possible sous impossible possible même reserve de à temperature chauffage ordinaire Transport . difficile, difficile possible meme . seulement a à temperature chaud ordinaire Densite autour de 1 tres faible proche de 1 voisine de flottaison ou 0,1 a 0,5 mise en sus-pension dans l l'eau possibl~
1 kcal = 4,18 kj ~, ~
3~73~L
Exemples Pour preparer la macroemulsion, on est parti d'un residu sous vide dont les caracteristiques sont donnees ci~apres :
~asse volumique a 15 C 1020 kg/m3 Viscosite a 100 C 1000 cSt (mPa.s) a 210 C 20 cSt (mPa.s) Asphaltenes 12,4 Point eclair 335 C
Carbone Conradson 18,9 %
Pouvoir calorifique 9500 kcal/kg (1 kcal = 4,18 kJ) S = 5,5 %
N = 0,3 %
Na = 34 ppm V = 129 ppm Ni = 46 ppm 60 parties en poids du residu sous-vide ont ete melangées à 140 C
avec 40 parties en poids d'eau dans un appareil muni diun agitateur.
Il n'a pas été nécessaire d'ajouter de tensio actif, l'asphaltene apportant les proprietes tensio actives necessaires. La macroémulsion obtenue (teneur en eau 40 % en poids) avait une taille moyenne de gouttelettes d'huile de 4 microns et sa viscosité a 20 C etait de 30 centipoises (1 poise = 0,1 Pa.s) On a impregne 60 parties en poids de boues urbaines :
- teneur en eau 60 % en poids - matiere organique 24 % en poids - cendres 16 % en poids par 40 parties en poids de la macroemulsion ci-dessus; apres mise en forme et sechage a l'air chaud a 80 C on a enrobé par 2 ' en poids de chaux et obtenu un combustible solide qui présentait les caracté-ristiques suivantes :
- pouvoir calori,ique 6800 kcal/kg (1 kcal = 4,18 kJ) - teneur en eau 0,1 ,' poids ~;2373 - teneur en cendres 20 % poids.
On a impregne 55 parties en poids des boues urbaines de l'exemple 1 et 5 parties en poids de boues huileuses de raffinerie de caracteris-tiqueS
eau 66 %hydrocarbures 30 %
cendres 4 %
par 40 parties en`poids de la macroemulsion;après sechage et deux en-robages dont 1e premier est identique à l'exemple 1 et le deuxième est realise par 2 % en poids de paraffine semi-raffinee, on a obtenu un combustible de pouvoir calorifique de 7000Kcal/kg.
-On a impregne 70 parties en poids de dechets de distillerie (lie de vin, marc de raison, pulpe) d'une teneur en matière sèche de 30 % en poids par 30 parties en poids de la macroemulsion. Après sechage a 80 C et enrobage par 1,5 % en poids de chaux on a obtenu un combus-tible solide de pouvoir calorifique de 7500 Kcal/kg et de teneur en cendres de 4,9 % en poids pour une teneur en matière volatile de 79,6 % en poids.
-On a melange 70 parties en poids d'algues laminaires de l'atlantique (matière sèche : 30 %) avec 30 parties en poids de macroemulsion. Le melange obtenu etait devenu non fermentescible et pouvait être stocl;e.
Après sechage et enrobage par 2 ,'0 en poids de chaux on a obtenu un ; combustible solide de pouvoir calorifique 7000 Kcal/kg.
On a repete l'exemple 1 en remplacant la boue urbaine par des residus de champignonière (corps de meule). Le combustible solide ob-tenu avait un pouvoir calorifique de 6200 Kcal/kg.
373~L
On a repete l'exemple 1 en remplaçant la boue urbaine par des boues residuaires de digestion anaerobique. Le combustible solide obtenu avait un pouvoir calorifique de 6100 Kcal/kg.
On a impregne 40 parties en poids d'aiguilles de pin par 60 parties en poids de la macroemulsion ci-dessus apres mise en forme et sechage a air chaud a 80 C. On a enrobe par 2 % en poids de chaux et obtenu un combustible solide qui presente les caracteristiques suivantes :
- pouvoir calorifique 7300 Kcal/kg - teneur en eau 0,2 % poids - teneur en cendres 1 % poids On a imprégné 20 parties de paille de blé par 80 parties en poids de la macroémulsion ci-dessus apres mise en forme et sechage a air chaud a 80 C. On a enrobe par 2 % en poids de paille finement broyee et obtenu un combustible solide qui presente les caracteristiques sui-vantes :
; - pouvoir calorifique 8000 Kcal/kg 20 - teneur en eau 0,1 % poids - teneur en cendres 0,5 % poids On a impregné du papier recupere dilacere. On a impregne 50 parties en poids de papier et 50 parties en poids de macroemulsion comprenant 30 % en poids d'H20 et 70 % en poids d'hydrocarbures lourds;apres mise en forme, on a obtenu un combustible solide qui presente les caractéristiques suivantes :
- pouvoir calorifique 6000 Kcal/kg - teneur en cendres : moins de 1'
Il faut donc choisir les conditions de la mise en émulsion de manière à ne pas former une microemulsion, c'est à dire une emulsion beaucoup plus Fine (taille moyenne des gouttelettes inferieure à O,l ~m, par exemple 2 a lOO nm) La microemulsion se forme lorsqu'on utilise une proportion excessive d'agent tensio-actif, par exemple lO % en poids~de la phase huileuse, ou davantage, ou lorsque, même avec une faible teneur en agent tensio-actif, on ajoute un agent co-tensioactif tel qu'un alcool ou une amine.
Dans la plupart des cas, la proportion d'agent tensio-actif sera choisie entre O,l et 3 % du poids de l'huile.
L'eau peut être d'origine quelconque. On prefère toutefois une eau de teneur en sels au plus égale à 20 ppm poids/litre.
Le pH est choisi en fonction du tensio-actif choisi. Avec les tensio-actifs non-ioniques et zwitterioniques le pH est pratiquement indif-ferent ; avec les tensio-actifs anioniques (carboxylates ou sulFo-nates), dont l'emploi est prefere, un pH de 9 à l2 est prefere. Avec les tensio-actifs cationiques on adoptera au contraire un pH acide.
L'emulsion d'huile dans l'eau peut renfermer une proportion variable d'eau, de 25 a 50 % en poids, de preference 30 à 35 %, le complement correspondant à l'huile.
Après sa fabrication l'émulsion peut être utilisée immediatement ou être stockée, par exemple à une temperature d'environ lO à 80C.
L'emulsion possède une viscosité beaucoup plus faible que l'huile de départ, par exemple une viscosité lO à lOO cSt, de préférence de 20 à 50 cSt (l stoke = 10 4 m2/s) à 20C alors que la viscosite de l'huile de départ etait, par exemple, de 600 à 20COcSt.
L'emulsion est donc pompable et stockable sans risques (securite) et sans surcoût energetique.
~223~3~
La biomasse peut être utilisée telle quelle lorsqu'elle se trouve dé-jà sous forme d'éléments finement divise (par exemple lie de vin, marc de cafe, boue d'epuration). Sinon il est avantageux de l'homoge-neiser dans un engin de melange quelconque. Cel;te opération peut être renouvelée si l'on a à mélanger plusieurs substrats. Pour certaines applications énergétiques les particules de la biomasse doivent être reduites et dans ce cas traverseront un engin mecaniqueb~oyeuroudila-cérateur.
La biomasse n'étant pas stockable lorsqu'elle est humide et fermentes-cible, cette matiere doit être mélansée a l~émulsion le plus rapide-ment possible sinon la perte en carbone par fermentation aerobique ou anaerobique est significative et les odeurs se developpent.
Dans certains cas on peut avoir interêt a secher la biomasse avant le melange ; on peut meme disposer de biomasse déjà seche.
On procède alors au melange de la matière organique avec l'emulsion d'huile. Les proportions d'émuls;on et de biomasse peuven-t être choi-sies-dans un large domaine. Si l'on rapporte ces proportions aux quan-tités d'huile d'hydrocarbures,pour l'émulsion, et de matière seche, pour la matiere organique, on pourra utiliser, par exemple, un rapport pondéral huile/matière sèche de 1 : 10 à 10 : 1, de préference 1 : 3 à
3 : 1.
Ce mélange peut se faire à température ambiante grâce au fait que l'émulsion possède une viscosite beaucoup plus faible que l'huile de depart, comme mentionne plus haut.
Le temps de melange pour arriver à une bonne homogenéisation depend de la qualite de la biomasse et du type d'emulsion. Ce temps se situe habituellement entre 30 secondes et S minutes.
Durant cette operation on observe au depart une viscosite faible du melange. Par la suite, la viscosite augmente a cause de la rupture de l'emulsion. L.'huile reprend a ce moment la viscosite qu'elle avait au depart, par exemple entre 600 et 2000 cSt a 100 C.
~223~73~.
Cette double action de mouillabilité et de rupture d'émulsion se tra-duit par un relargage d'eau pouvant atteindre, en fonction des subs-trats, de 10 à 50 % du volume d'eau du mélange, et l'eau relarguée est éliminée.
Divers ingrédients peuvent être ajoutes a l'emulsion et a la biomasse lors du melange ou avant celui-ci,ces ingredients pouvant ameliorer les proprietés des matériaux obtenus.
Ce peut être des additifs organiques, par exemple des asphaltes ou des coupes paraffiniques, des hydrates de carbone, des résidus élastomeres ou des résidus de polymère ou copolymère, ou des mineraux, par exemple des matieres susceptibles de réagir avec le soufre (chaux par exemple) des catalyseurs usés, des résines échangeuses d'ions usées ou des argiles.
Comme cela a ete vu plus haut l'asphalte produit par quelque procedé
que ce soit est un additif intéressant pour ameliorer l'emulsionnabilite des bruts et la qualité des émulsions. De plus il alourdit la phase or-ganique ce qui est recherché pour améliorer la structure. Lladdition d'asphalte,peut se faire en mélangeant les hydrocarbures lourds, base de l'émulsion liquide, avec un asphalte liquide.L'addition d'asphalte comme de tout additif, doit être telle que la viscosite de l'huile a emulsionner ne soit pas excessive, et par exemple qu'elle ne dépasse pas 4000 cSt a 150 C.
Comme on l'a indiqué plus haut, l'huile d'hydrocarbures utilisée pour former l'émulsion peut être constituée uniquement par de l'asphalte.
Comme on le verra plus loin, on peut aussi utiliser l'asphalte comme agent dlenrobage du combustible en fin de chaîne.
Un autre additif est constitue par des coupes petrolières riches en ~2~373~
paraffines dont le point de fusion est compris entre 40 et 80 C mais dont la viscosite à lQO C est tres faible, par exemple 10 à 25 cSt, ce qui est interessant dans le cas d'une reliquefaction eventuelle du combustible solide. On peut aussi ajouter des huiles provenant de la liquefaction des residus solides de fabrication d'elastomères ou des dechets de pneus. Ceux-ci après reduction en morceaux sont devulcani-ses a partir de 170 C au contact d'hydrocarbures lourds tels que ceux decrits precedemment ou de residus plus legers riches en insatures tels que les residus de steam-cracking ou de cracking. Ce melange se traduit par l'augmentation de viscosite de l'huile. On a aussi obtenu à partir de residus de steam-cracking (intervalle de distillat1on 180-480 C) des huiles qui, à 100 C, ont une viscosite de 8 000 cSt. Elles restent donc pompables. On peut egalement incorporer certains poly-mères ou copolymères ou des dechets de leur fabrication.
Un exemple est le copolymère ethylène/acetate de vinyle dont le fort pouvoir compatibilisant sur la biomasse et l'hydrocarbure est à noter.
Ces produits chers, mais utilises à faible teneur, ont des proprietes de liant physique interessantes vis à vis de la biomasse et de l'hy-drocarbure.
On peut aussi ajouter des hydratesde carbone ou polysaccharides ayantpour formule (C6 H1o 05)n, et par exemple de l'amidon. On peut egale-ment incorporer des resines naturelles provenant de la seve de vege-taux ; c'est le cas des gommes arabiques.
Les additifs organiques peuvent être utilises en une proportion pou-vant atteindre ou depasser 30 ,' en poids.
Comme exemples d'additifs mineraux, on mentionnera la chaux en propor-tion de 0,5 à S ,' en poids et les catalyseurs uses ou les supports de catalyseurs ayant par exemple une surface de 100 a 500 m2/g. Ce type de materiau est utile pour la captation du soufre ou la fixation de metaux tels que le vanadium et nickel, presents dans les residus de petrole et nuisibles dans l'etape de combustion.
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On mentionnera aussi l'utilisation de ce~taines resines echangeuses d'ions usées,notamment celles qui ont servi aux traitements des eaux.
Les additifs mineraux sont utilises en une proportion qui ne depasse pas 5 % en poids.
On peut egalement incorporer du charbon, du lignite ou du coke.
Un resultat important de l'operation de melange de l'emulsion avec la biomasse est de rendre la biomasse stockable. On a verifie sur plu-sieurs mois l'absence de degagement gazeux pour le melange de l'exem-ple n 1 repute être très sensible à la fermentation. Cette observa-tion est fondamentale dans les perspectives de valorisation de labiomasse car le stockage permet de secher le melange hydrocarbure/biomasse pendant les mois d'ete, mois ou l'energie nucleaire est disponible à meilleur marche, ou de secher ce melange la nuit après stockage dans la journee pour uti-liser l'energie electrique disponible la nuit.
Le stockage n'est cependant pas obligatoire et l'on peut ~rocéder immediatement au sechage. Le combustible humide qui se présente alors en elements pâteux de faibles dimensions peut rentrer dans le secheur, secheur dont llagent de sechage prefere est l'air chaud.
L'air chaud peut être d'origine quelconque et peut provenir d'une unite de recuperation de chaleur d'origine solaire, industrielle ou autre.
Le combustible obtenu à ce stade est soit solide soit pâteux. Dans ce dernier cas, il est necessaire de proceder à l'enrobage. Ceci est rea-lise en melangeant le combustible chaud avec un ou plusieurs materiauxadditifs. Ceux-ci peuvent etre de meme nature que les additifs intro-duits avant le sechage. On donnera toutefois la preference aux maté-riaux suivants :
Materiaux organiques :
- la biomasse sechee totalement ou partiellement qui,par son caractère oleophile,adhere bien à la surface.
~23~3~
- asphalte - paraffines ou cires Materiaux mineraux:
- cendre de la combustion - terres, argiles - chaux - catalyseurs uses ou echangeurs d'ions uses.
Cet enrobage ameliore la qualite mecanique du combustible mais peut aussi aider a 1'apport d'additifs utiles ~ la combustion (chaux). Le refroidissement peut se faire avec l'air ou avec l'eau. Le produit obtenu est hydrophobe.
L'enrobage est notamment effectue au moyen d'une emulsion d'un hydrocarbure de viscosite comprise entre 10 000 et 500 cSt à 140C (1 stoke = 10 4 m2/s) en propor-tion de 1 a 3% du poids du melange et au moyen de poudre de charbon en proportion de 0,5 a 5~ du poids du melange mis en forme et s~che.
On a indique ci-après les caracteristiques moyen-nes d'un combustible obtenu à partir d'un résidu sous videde distillation de petrole.
/ /,"
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~1 ~2~3~3~
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Residu sous Biomasse Combustible vide de l l'invention Pouvoir calori- _ _ ~ .
fique*Kcal/kg 950Q-10000 2500 50006000-7500 Cendres % pds _ 1-5 1-2 Matiere volatile > 80 > 80 > 80 Teneur en soufre 3,5 à 7 0,1 a 0,5 1,5 à 3 ~ poids humidité % pds 0,1 a 0,5 elevee <0,1 (hydrophile) (hydrophobe) Stockabilite possible sous impossible possible même reserve de à temperature chauffage ordinaire Transport . difficile, difficile possible meme . seulement a à temperature chaud ordinaire Densite autour de 1 tres faible proche de 1 voisine de flottaison ou 0,1 a 0,5 mise en sus-pension dans l l'eau possibl~
1 kcal = 4,18 kj ~, ~
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Exemples Pour preparer la macroemulsion, on est parti d'un residu sous vide dont les caracteristiques sont donnees ci~apres :
~asse volumique a 15 C 1020 kg/m3 Viscosite a 100 C 1000 cSt (mPa.s) a 210 C 20 cSt (mPa.s) Asphaltenes 12,4 Point eclair 335 C
Carbone Conradson 18,9 %
Pouvoir calorifique 9500 kcal/kg (1 kcal = 4,18 kJ) S = 5,5 %
N = 0,3 %
Na = 34 ppm V = 129 ppm Ni = 46 ppm 60 parties en poids du residu sous-vide ont ete melangées à 140 C
avec 40 parties en poids d'eau dans un appareil muni diun agitateur.
Il n'a pas été nécessaire d'ajouter de tensio actif, l'asphaltene apportant les proprietes tensio actives necessaires. La macroémulsion obtenue (teneur en eau 40 % en poids) avait une taille moyenne de gouttelettes d'huile de 4 microns et sa viscosité a 20 C etait de 30 centipoises (1 poise = 0,1 Pa.s) On a impregne 60 parties en poids de boues urbaines :
- teneur en eau 60 % en poids - matiere organique 24 % en poids - cendres 16 % en poids par 40 parties en poids de la macroemulsion ci-dessus; apres mise en forme et sechage a l'air chaud a 80 C on a enrobé par 2 ' en poids de chaux et obtenu un combustible solide qui présentait les caracté-ristiques suivantes :
- pouvoir calori,ique 6800 kcal/kg (1 kcal = 4,18 kJ) - teneur en eau 0,1 ,' poids ~;2373 - teneur en cendres 20 % poids.
On a impregne 55 parties en poids des boues urbaines de l'exemple 1 et 5 parties en poids de boues huileuses de raffinerie de caracteris-tiqueS
eau 66 %hydrocarbures 30 %
cendres 4 %
par 40 parties en`poids de la macroemulsion;après sechage et deux en-robages dont 1e premier est identique à l'exemple 1 et le deuxième est realise par 2 % en poids de paraffine semi-raffinee, on a obtenu un combustible de pouvoir calorifique de 7000Kcal/kg.
-On a impregne 70 parties en poids de dechets de distillerie (lie de vin, marc de raison, pulpe) d'une teneur en matière sèche de 30 % en poids par 30 parties en poids de la macroemulsion. Après sechage a 80 C et enrobage par 1,5 % en poids de chaux on a obtenu un combus-tible solide de pouvoir calorifique de 7500 Kcal/kg et de teneur en cendres de 4,9 % en poids pour une teneur en matière volatile de 79,6 % en poids.
-On a melange 70 parties en poids d'algues laminaires de l'atlantique (matière sèche : 30 %) avec 30 parties en poids de macroemulsion. Le melange obtenu etait devenu non fermentescible et pouvait être stocl;e.
Après sechage et enrobage par 2 ,'0 en poids de chaux on a obtenu un ; combustible solide de pouvoir calorifique 7000 Kcal/kg.
On a repete l'exemple 1 en remplacant la boue urbaine par des residus de champignonière (corps de meule). Le combustible solide ob-tenu avait un pouvoir calorifique de 6200 Kcal/kg.
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On a repete l'exemple 1 en remplaçant la boue urbaine par des boues residuaires de digestion anaerobique. Le combustible solide obtenu avait un pouvoir calorifique de 6100 Kcal/kg.
On a impregne 40 parties en poids d'aiguilles de pin par 60 parties en poids de la macroemulsion ci-dessus apres mise en forme et sechage a air chaud a 80 C. On a enrobe par 2 % en poids de chaux et obtenu un combustible solide qui presente les caracteristiques suivantes :
- pouvoir calorifique 7300 Kcal/kg - teneur en eau 0,2 % poids - teneur en cendres 1 % poids On a imprégné 20 parties de paille de blé par 80 parties en poids de la macroémulsion ci-dessus apres mise en forme et sechage a air chaud a 80 C. On a enrobe par 2 % en poids de paille finement broyee et obtenu un combustible solide qui presente les caracteristiques sui-vantes :
; - pouvoir calorifique 8000 Kcal/kg 20 - teneur en eau 0,1 % poids - teneur en cendres 0,5 % poids On a impregné du papier recupere dilacere. On a impregne 50 parties en poids de papier et 50 parties en poids de macroemulsion comprenant 30 % en poids d'H20 et 70 % en poids d'hydrocarbures lourds;apres mise en forme, on a obtenu un combustible solide qui presente les caractéristiques suivantes :
- pouvoir calorifique 6000 Kcal/kg - teneur en cendres : moins de 1'
Claims (11)
1. Procédé de fabrication d'un combustible solide, à partir d'une huile d'hydrocarbures et de matière organique végétale, caractérisé en ce qu'on mélange le matériau organique végétal avec une macroémulsion du type huile dans l'eau et on sèche le combustible solide résul-tant, l'huile étant une huile d'hydrocarbures de viscosité
à 100°C supérieure à 500 centistokes (1 stoke = 10-4 m2/s), la taille moyenne des gouttelettes d'huile de l'émulsion étant choisie entre 0,5 et 20 micromètres et le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion à la matière sèche de la matière cellulosique étant de 1 : 10 à 10 : 1.
à 100°C supérieure à 500 centistokes (1 stoke = 10-4 m2/s), la taille moyenne des gouttelettes d'huile de l'émulsion étant choisie entre 0,5 et 20 micromètres et le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion à la matière sèche de la matière cellulosique étant de 1 : 10 à 10 : 1.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comprend les étapes supplémentaires de mise en forme et/ou enrobage du mélange.
en ce qu'il comprend les étapes supplémentaires de mise en forme et/ou enrobage du mélange.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'on mélange 50 parties en poids de matériau organique (poids sec) avec 50 parties en poids de l'émulsion (poids sec).
en ce qu'on mélange 50 parties en poids de matériau organique (poids sec) avec 50 parties en poids de l'émulsion (poids sec).
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'huile renferme au moins 0,5% en poids d'asphaltènes.
5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le rapport pondéral de l'huile de l'émulsion à la matière sèche de la matière cellulosique est de 1 : 3 à 3 : 1.
6. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on effectue le mélange avec, en outre, 0,1 à 3% par rapport à l'huile, d'au moins un agent tensioactif.
7. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'émulsion est formée de 25 à 50%
en poids d'eau pour 75 à 50% en poids d'huile.
en poids d'eau pour 75 à 50% en poids d'huile.
8. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'émulsion est utilisée, pour effec-tuer le mélange avec la matière organique, à une viscosité
de 10 à 100 cSt (1 stoke = 10-4m2/s).
de 10 à 100 cSt (1 stoke = 10-4m2/s).
9. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on élimine l'eau relarguée lors du mélange de l'émulsion avec la matière organique.
10. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'on effectue l'enrobage au moyen de chaux en propor-tion de 0,5 à 5% du poids de mélange mis en forme et séché.
en ce qu'on effectue l'enrobage au moyen de chaux en propor-tion de 0,5 à 5% du poids de mélange mis en forme et séché.
11. Procédé selon la revendication 2, caractérisé
en ce qu'on effectue l'enrobage au moyen d'un émulsion d'un hydrocarbure de viscosité comprise entre 10 000 et 500 cSt à 140°C (1 stoke = 10-4m2/s) en proportion de 1 à 3% du poids du mélange et au moyen de poudre de charbon en propor-tion de 0,5 à 5% du poids du mélange mis en forme et séché.
en ce qu'on effectue l'enrobage au moyen d'un émulsion d'un hydrocarbure de viscosité comprise entre 10 000 et 500 cSt à 140°C (1 stoke = 10-4m2/s) en proportion de 1 à 3% du poids du mélange et au moyen de poudre de charbon en propor-tion de 0,5 à 5% du poids du mélange mis en forme et séché.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR83/11049 | 1983-06-30 | ||
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