EP3728533A1 - Composition combustible liquide issue de la biomasse, utilisation d'une composition liquide issue de la biomasse comme combustible et procede de preparation - Google Patents

Composition combustible liquide issue de la biomasse, utilisation d'une composition liquide issue de la biomasse comme combustible et procede de preparation

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EP3728533A1
EP3728533A1 EP18845436.7A EP18845436A EP3728533A1 EP 3728533 A1 EP3728533 A1 EP 3728533A1 EP 18845436 A EP18845436 A EP 18845436A EP 3728533 A1 EP3728533 A1 EP 3728533A1
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EP
European Patent Office
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tall oil
derived
content
composition according
fuel
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Withdrawn
Application number
EP18845436.7A
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German (de)
English (en)
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Patrick HAVIL
Laurent Julien
Johann RENAUDOT
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TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
Total Marketing Services SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02W30/74—Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes

Definitions

  • the present invention relates to a fuel composition derived from biomass, in particular liquid biomass, the use of a liquid composition comprising tall oil pitch as fuel and a method for preparing the fuel composition.
  • Combustible combustion comprises tall oil pitch ("tall oil pitch”) as well as fluxing compounds.
  • the fuel composition of the present invention is more particularly adapted for use in combustion plants consuming exclusively, alone or as a mixture, natural gas, liquefied petroleum gases, domestic fuel oil, coal, heavy fuel oil, biomass. It is not a fuel.
  • the fuel composition of the present invention can be used in combustion plants classified under heading 2910 A (and a fortiori 2910 B and 2910 C) of the nomenclature of classified installations for the protection of the environment (ICPE nomenclature). defined in Decree No. 2013-814 of 1 September 2013, published in the Official Journal of the French Republic of September 13, 2013.
  • the heavy fuel oil generally needs to be stored at a temperature of 50 ° C to make it pumpable and must be sprayed at a temperature between 85 and 130 ° C according to the technology of the burners, in connection with the viscosity of the product. These heating steps represent a significant energy consumption.
  • the flash point of heavy fuel oil (typically between 70 and 120 ° C) close to its implementation temperature, may cause additional constraints in terms of safety (explosive atmospheres).
  • fuel compositions based on heavy fuel oil and products made from biomass such as, for example, the fuel compositions prepared by the Applicant and described in documents WO2013 / 098524 and WO2014 / 102492.
  • the fuel compositions described in US Pat. WO2013 / 098524 are a mixture of heavy fuel oil and tall oil or a neutralization oil (composition of acid acids neutralized with a base and then acidified), tall oil and neutralizing oil to stabilize the combustible composition.
  • the compositions described in WO2014 / 102492 are mixtures of a neutralization paste and a heavy fuel of petroleum origin. These different fuel compositions are however not entirely derived from biomass.
  • compositions composed of tall oil pitch and one or more light oil pine and / or turpentine type solvents.
  • Such compositions are referred to as "pitch of diluted tall oil” or “pitch diluted” in the rest of the present application.
  • the addition of solvent to the tall oil pitch is necessary to lower the viscosity of the pure tall oil pitch and thus make it manipulable for combustion (pumping, storage, circulation in the loops of preparation ). Nevertheless, the presence of solvent significantly increases the cost of the composition.
  • Solid fuels based on tall oil pitch and containing rosin such as those described in document EP 0 542 616, are also known, but these solid fuels can not serve as fuel for the substitution of heavy fuel oil.
  • the Applicant proposes a composition, in particular liquid, used as fuel.
  • This composition can be substituted for a fuel oil, in particular for being burned in an industrial boiler or an industrial furnace in place of a fuel oil.
  • the Applicant proposes, in particular, a combustible composition, in particular liquid, directly from biomass and can replace a fuel oil, in particular to be burned in an industrial boiler or an industrial furnace instead of a fuel oil.
  • Direct from biomass means that it does not contain fossil fuel. This does not exclude the fact that this composition may contain other products, for example additives, not derived from biomass.
  • a first subject of the invention thus relates to a fuel composition, in particular a liquid composition, comprising from 10 to 50% by weight of pitch of tall oil, and at least one compound derived from the treatment of wood, in particular of resinous wood, chosen from a compound derived from a terpene and a compound derived from rosin, here a rosin ester.
  • Such a composition has the advantage of being derived solely from biomass: it does not include fossil fuel components.
  • the tall oil pitch is the product recovered at the bottom of the column during the fractionation of the crude tall oil by distillation, the crude tall oil being a product resulting from the manufacture of paper by the Kraft process.
  • Rosin ester is a rosin derivative which may also be derived from the distillation of tall oil of a softwood or that may come from the treatment of the gemstone or from strains of wood, especially of softwood.
  • the terpenes used are derived from the treatment of wood, in particular softwoods, in particular from stationary petrol recovered during the Kraft process or from turpentine recovered by distillation of the gemstone.
  • the composition also has the advantage of emitting low emissions during combustion, respecting high environmental constraints. Finally, its cost is low, the pitch of tall oil and derivatives of terpenes and / or rosin, which act as a fluxing agent, being co-products of wood treatment, including resinous, for example of the paper industry.
  • the fuel composition comprises at least one compound derived from a terpene and at least one ester of rosin.
  • the fuel composition according to the invention may comprise at least one of the following characteristics, preferably both:
  • the fuel composition may comprise at least one other product originating from the manufacture of paper, in particular by the Kraft process, chosen from a product derived from the distillation of crude tall oil, such as, for example, distilled tall oil ( DTO) and a light fraction of tall oil.
  • a product derived from the distillation of crude tall oil such as, for example, distilled tall oil ( DTO) and a light fraction of tall oil.
  • DTO distilled tall oil
  • the combustible composition may further comprise toluene in a content of less than or equal to 0.1% by weight.
  • the toluene content, at most 0.1% m, is then non-zero.
  • the combustible composition according to the invention may further comprise one or more additives, preferably chosen from:
  • a combustion additive which has the effect of reducing dust emissions; these are usually additives containing metal salts (iron and / or calcium and / or cerium) solubilized in a matrix of fatty acids and hydrocarbons,
  • additives having the effect of improving the stability; these additives generally contain dispersing agents solubilized in a matrix of fatty acids and hydrocarbons.
  • the total content of additive (s) of the fuel composition may be from 0.01 to 0.5% by weight, preferably from 0.2 to 0.05% by weight.
  • the combustible composition may have at least one of the following characteristics:
  • a pour point less than or equal to -10 ° C, preferably less than or equal to -12 ° C,
  • a flash point greater than or equal to 70 ° C, preferably greater than or equal to 80 ° C,
  • a nitrogen content less than or equal to 0.08% by weight, preferably less than or equal to 0.04% by weight,
  • a water content less than or equal to 0.5% by weight, preferably less than or equal to 0.4% by weight.
  • a kinematic viscosity in the various ranges mentioned above allows an implementation of the liquid fuel composition according to the invention at lower temperatures than a conventional heavy fuel oil. This implementation can be further facilitated when the liquid fuel composition has moreover a pour point in the various ranges mentioned.
  • a liquid fuel composition according to the invention having a kinematic viscosity in the various ranges mentioned above may comprise one or more of the other features previously listed in the various possible combinations of mentioned ranges.
  • the composition according to the invention used as a fuel, consists solely of compounds and products originating from the manufacture of paper, in particular by the Kraft process and / or compounds and products resulting from the treatment of wood, in particular resinous wood, and optionally one or more additives as described above.
  • the papermaking products are as follows: tall oil pitch, terpene derivative compound (s), rosin ester (s) and at least one other product derived from the distillation of crude tall oil, especially selected from distilled tall oil and a light fraction of tall oil. These products are preferably derived from the processing of softwoods.
  • the compound (s) derived from a terpene and ester (s) of rosin may also come from other wood treatments, including resinous, such as the treatment of gem and wood stumps.
  • the invention also relates to the use of the composition previously described as a fuel.
  • the fuel composition of the present invention is obtainable by the process of preparation described hereinafter.
  • Another subject of the invention is a process for preparing a fuel composition, in particular a liquid composition, derived from biomass, comprising:
  • the mixture of tall oil pitch with at least one compound derived from the treatment of wood in particular of resinous wood chosen from a compound derived from a terpene and a compound derived from rosin, here a rosin ester, the content of pitch of tall oil of the composition being from 10 to 50% by weight.
  • the method further comprises, during the mixing step, the addition of at least one other product originating from the manufacture of the paper, in particular by the Kraft process, chosen from a product derived from the distillation of tall crude, such as for example distilled tall oil and a light fraction of tall oil.
  • at least one other product originating from the manufacture of the paper in particular by the Kraft process, chosen from a product derived from the distillation of tall crude, such as for example distilled tall oil and a light fraction of tall oil.
  • composition according to the invention relates to a method of combustion of a fuel composition in a combustion plant, in particular of type 2910A or 2910B or 2910C according to the ICPE nomenclature, in which the combustible composition is burned as fuel. invention or directly obtained by the preparation process according to the invention.
  • the composition according to the invention can burn in compliance with regulatory constraints on the issue without requiring recourse to expensive smoke treatments.
  • the Kraft process is a wood-processing process that isolates on one side the wood pulp useful for the paper industry and on the other a black liquor containing in particular crude tall oil.
  • This tall oil soap is then acidified, for example with sulfuric acid, to produce crude tall oil.
  • Crude tall oil consists mainly of resin acids, fatty acids and non-saponifiable compounds. Insufficient acidification can lead to a crude tall oil containing metal salts, usually sodium.
  • This characteristic is related to the fact that tall oil mainly comprises hydrocarbon compounds functionalized with organic acids, essentially carboxylic acids, sometimes phenols.
  • Tall oil also includes non-saponifiable sterols, fatty alcohols, and other alkylated hydrocarbon derivatives.
  • the rest of the black liquor is reduced by evaporation.
  • the gases recovered during this evaporation as well as those recovered during the heating of the wood in the white liquor contain the essences terpene.
  • the crude gas recovered by condensation of these gases also called stationary essences or "Crade sulfate turpentine" (CST) in Anglosaxon terminology, essentially contain the following compounds: a-pinene, b-pinene, D 3 carene, myrcene, dipentene and possibly less frequent derivatives, such as camphene and others.
  • CST Crade sulfate turpentine
  • Tall oil otherwise known as tall oil, is a liquid by-product of the Kraft wood processing process. Tall oil is mainly obtained when using softwood (conifers) in the Kraft process. Products derived from the distillation of crude tall oil are generally used as bases in the chemical industry and for the manufacture of glues and adhesives.
  • An average tall oil has an acid number (TAN: total acid number, in mg KOH per g product-ASTM D664A-17) of between 30 and 100, more usually between 50 and 80 (inclusive).
  • TAN total acid number, in mg KOH per g product-ASTM D664A-17
  • distilled tall oil (DTO), a mixture of fatty acids and resin acids,
  • Tall oil pitch contains a small amount of fatty acids and resin acids and a significant amount of unsaponifiables.
  • the terpenes and rosin from which the derived compounds are used in the present invention can be derived from the treatment of wood, in particular softwoods.
  • softwood is meant a wood species secreting resin.
  • This wood treatment can be a Kraft process as described above or a treatment of the gemstone obtained by tapping.
  • terpenes and rosin may be derived from the distillation of crude tall oil (see above).
  • Tapping is an operation that involves hurting the bark of a softwood to harvest the gem or resin. The gem then undergoes distillation to obtain:
  • - turpentine (about 70% m), which usually contains a-pinene, b-pinene, sesquiterpenes and oxidizing products,
  • Rosin can also be obtained by solvent extraction of wood stumps, especially softwood.
  • tall oil pitch is a product of paper making by the Kraft process, especially from softwood. This is the residue from fractionation of crude tall oil obtained by Kraft softwood processing.
  • the pitch content of tall oil of the composition according to the invention is from 10 to 50% m, advantageously from 10 to 40% m, preferably from 10 to 35% m.
  • Tall oil pitch may contain esterified resin acids but in very small amounts, less than or equal to 1.9% m (B. Holmbom et al., "Composition of Tall Oil Pitch", Journal of the American Oil Chemist's Society, Vol. 55, 23 February 1978, pages 342-344).
  • composition according to the invention may contain from 5 to 30% m of compound (s) derived from a terpene, advantageously from 10 to 30% m, preferably from 15 to 30% m. These different contents can be envisaged for each of the contents of pitch of tall oil previously mentioned.
  • the terpenes considered are those resulting from the treatment of wood, especially softwood. These are the compounds present in the essences stationery, especially from wood processing by the Kraft process. They are contained in the gases recovered during the Kraft process mentioned above. It may also be the compounds present in the essence of turpentine obtained by distillation of the gem of a softwood.
  • terpenes can thus be chosen from: ⁇ -pinene, b-pinene, D 3- carene, myrcene, dipentene, camphene or other monoterpenes.
  • they are chosen from: ⁇ -pinene, b-pinene, D 3 carene.
  • the terpenes derivatives may be derived from the isomerization and polymerization of the above-mentioned terpenes, in order to obtain terpenes and polyterpenes.
  • the compounds derived from a terpene are chosen from terpenes and polyterpenes of formula (CsHsJ n where n is an integer from 2 to 12.
  • the fuel composition according to the invention comprises a mixture of terpenes of formula (CsHsJ n with n integer from 2 to 12.
  • this mixture may comprise (from 1 to 3%) 7% m of diterpenes, 85% of triterpenes and 0 to 4% of other terpenes.
  • Terpenoids can be considered terpenes modified with methyl groups added or removed, or added oxygen atoms. Like terpenes, terpenoids can be classified according to their number (n) of isoprene units. In one embodiment, the terpene derivative compound (s) may be chosen from terpenoids, with a number n of isoprene units of 2 to 12, and the terpenes and polyterpenes previously described.
  • Rosin derivative compound (s) rosin esters
  • the rosin derivatives are esters of rosin.
  • Rosin (or rosin, "rosin” in English) is a mixture comprising mainly organic acids called acids of rosin or resin acids which correspond to the empirical formula C20H30O2 (mainly abietic and pimaric type acids).
  • the proportion of different resin acids in rosin varies according to the softwood species from which rosin was obtained.
  • the rosin may contain from 85 to 95% of resin acids.
  • rosin consists mainly of abietic acid, from 50% to 80% m, and to a lesser extent from dihydroabietic acid, from 5% to 30% m and pimaric acid, from 5% to 30% m.
  • Rosin may also contain the following acids: isopromic acid, palustric acid, neoabietic acid.
  • C20 abietic acid has a tendency to polymerize and can thus form C40, C60, ... polymers.
  • Dihydroabietic acid is the hydrogenated form of abietic acid, and can no longer polymerize.
  • Rosin can be recovered as a by-product of papermaking as a product of the distillation of crude tall oil from the Kraft process, especially in the processing of softwood (tall oil rosin). Rosin can also come from the distillation of gem (gem rosin) or the treatment of softwood stumps (wood rosin).
  • the composition according to the invention may comprise a content of compound (s) derived from rosin of 5 to 30% m, advantageously from 5 to 25% m, preferably from 10 to 20% m, more preferably from 5 to 10% m.
  • the rosin derivatives may be derived from the esterification of rosin acids. Esterification of rosin makes it soluble in organic solvents. This esterification can be carried out in the presence of alcohols such as glycerol, pentaerythritol, triethylene glycol and methanol.
  • the rosin derivatives are chosen from a rosin ester of pentaerythritol and a glycerol rosin ester.
  • composition according to the invention may especially comprise at least two rosin esters, each for example in a content of 1 to 10% m. These different contents can be envisaged for each of the contents of tall oil pitch, in combination with any of the above-mentioned terpene-derived compound contents.
  • composition according to the invention may comprise from 10 to 30% of terpene derivative (s) and from 5 to 25% of rosin ester (s).
  • composition according to the invention may comprise from 10 to 30% m of derivative (s) of terpenes and from 5 to 10% m ester (s) of rosin.
  • This distillate corresponds to a cut resulting from the distillation of a crude tall oil, in particular resulting from the processing of softwood by the Kraft process.
  • Tall oil distillate is a lighter cut than tall oil pitch and heavier than the fraction containing tall oil fatty acids.
  • DTO is a complex mixture composed mainly (ie more than 70% m) of fatty acids, resin acids and a few percent (by mass) of unsaponifiables (high molecular weight alcohols, sterols).
  • the fatty acid content can be 60-85% m, the resin acid content 14 to 37% m and the content of other compounds (unsaponifiables) from 1 to 3% m.
  • fatty acids are mainly: oleic acid, linoleic acid and palmitic acid.
  • a DTO may contain from 45% to 55% by mole of oleic acid, from 35 to 45% by weight of linoleic acid.
  • resin acids are: abietic acid (from 50% m to 80% m), dihydroabietic acid (from 5% m to 30% m), pimaric acid (from 5% m to 30% m).
  • DTO may also contain the following acids: isopimaric acid, palustric acid, neoabietic acid.
  • composition according to the invention may comprise from 1 to 20% by weight of DTO, advantageously from 1 to 15% by weight, preferably from 10% to 10% by weight.
  • This light fraction of tall oil corresponds to the head fractions of the distillation of a crude tall oil, in particular resulting from the conversion of softwood by the Kraft process. This light fraction generally corresponds to the volatile compounds.
  • This fraction contains fatty acids (from 40 to 75% m), which are mainly: palmitic acid, oleic acid, linoleic acid.
  • This fraction also contains a small portion of resin acids (0.1-1.5% m) and a relatively high percentage (25-60% m) of unsaponifiable low boiling compounds.
  • composition according to the invention may comprise from 1 to 30% by weight of this light fraction, advantageously from 1 to 25% by weight, preferably from 10 to 20% by weight.
  • these different contents can be envisaged for each of the possible combinations of contents of tall oil pitch, terpene-derived compounds, rosin ester (s) and DTO mentioned above.
  • composition according to the invention is obtained by mixing the constituents described above, in the proportions described.
  • the different constituents can be added one after the other, in no particular order, or together in one or more times.
  • this step is carried out with stirring, for example mechanical and / or by recirculation.
  • the components of the mixture may be heated prior to mixing.
  • tall oil pitch can be heated to a temperature of 40 to 70 ° C, preferably 50 to 60 ° C.
  • Table 1 summarizes some physicochemical characteristics of a sample of tall oil pitch.
  • Tables 2 and 3 show the same physicochemical characteristics for the following products:
  • Product C Sulfur oil (very low sulfur content), not additive.
  • Product B comprises 70 to 80% m tall oil pitch and 20 to 30% m fluxant consisting of light pine oils and / or turpentine.
  • Light pine oil can be defined as a light fraction recovered at the top of the column during the distillation of crude tall oil. Its flash point is between 40 and 70 ° C (limits included).
  • Product A comprises:
  • esters from 1 to 10% of pentaerythritol rosin esters. These esters have a low acidity (from 15 to 30 mgKOH / g) making it possible to counterbalance the acidity provided by the light fraction and the distilled tall oil which is richer in fatty acids than the pitch of tall oil,
  • esters of glycerol rosin from 1 to 10% m esters of glycerol rosin: these esters have a good heat stability to improve the stability of the finished product, the fuel can be stored in a heated tank several months before use. In addition, they can promote the miscibility of terpenes in the tall oil pitch.
  • DTO distilled tall oil
  • Each product is burned separately in a 1 MW flue gas boiler, 1 unattended mechanical spray burner.
  • the atmospheric emissions are continuously analyzed by means of analyzers placed in the flue gas outlet, at the outlet of the fireplace.
  • Table 4 summarizes the combustion conditions of this test as well as the combustion efficiency and the measured emissions.
  • the combustion of the composition according to the invention has a yield similar to that of heavy fuel oil (C) and slightly higher than diluted pitch (B).
  • the spray temperature used for the composition according to the invention (A) is significantly reduced compared to the other products (B) and (C). It is also noted that the NOx and dust emissions of the composition according to the invention are lower than the emissions of the other products, a consequent decrease being observed for NOx. Table 4

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Abstract

La présente invention concerne une composition combustible issue de la biomasse, notamment de la biomasse liquide, et un procédé de préparation de cette composition combustible. La composition combustible comprend : - de 10 à 50 % en masse de poix d'huile de tall, au moins un composé issu du traitement de bois, notamment de bois résineux, choisi parmi un composé dérivé d'un terpène et un ester de colophane. Cette composition combustible est particulièrement adaptée pour être brûlée dans des installations industrielles de combustion.

Description

COMPOSITION COMBUSTIBLE LIQUIDE ISSUE DE LA BIOMASSE, UTILISATION D'UNE COMPOSITION LIQUIDE ISSUE DE LA BIOMASSE COMME COMBUSTIBLE
ET PROCEDE DE PREPARATION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une composition combustible issue de la biomasse, notamment de la biomasse liquide, l’utilisation d’une composition liquide comprenant de la poix d’huile de tall en tant que combustible et un procédé de préparation de la composition combustible.
La combustion combustible comprend de la poix d’huile de tall (« tall oil pitch » en terminologie anglosaxone) ainsi que des composés fluxant.
La composition combustible de la présente invention est plus particulièrement adaptée pour une utilisation dans des installations de combustion consommant exclusivement, seuls ou en mélange, du gaz naturel, des gaz de pétrole liquéfiés, du fioul domestique, du charbon, des fiouls lourds, de la biomasse. Il ne s’agit donc pas d’un carburant.
Notamment, la composition combustible de la présente invention peut être utilisée dans les installations de combustion classées dans la rubrique 2910 A (et a fortiori 2910 B et 2910 C) de la nomenclature des installations classées pour la protection de l'environnement (nomenclature ICPE) définie dans le décret n° 2013-814 du 1 1 septembre 2013, publié dans le journal Officiel de la République Française du 13 septembre 2013.
ART ANTERIEUR
L’industrie du raffinage de pétrole, au moins en Europe de l’ouest, a tendance à diminuer la production de fioul lourd, en raison de la baisse de la demande. Cette baisse est liée au passage à des sources d’énergie alternatives par les clients, notamment du gaz naturel, ainsi qu’aux contraintes environnementales qui tendent à limiter les quantités de NOx, SO2 et poussières émises dans l’atmosphère. Pour être en adéquation avec les prescriptions règlementaires les plus sévères, les installations de combustion de forte puissance devraient recourir à un fioul exempt d’azote, soufre et cendres ou à des techniques de traitement de fumées, ce qui n’est pas viable économiquement par rapport à d’autres énergies, telles que le gaz naturel par exemple.
De plus, le fioul lourd nécessite généralement d’être stocké à une température voisine de 50°C afin de le rendre pompable et doit être pulvérisé à une température comprise entre 85 et 130°C selon la technologie des brûleurs, en lien avec la viscosité du produit. Ces étapes de chauffage représentent une consommation énergétique non négligeable.
En outre, le point éclair du fioul lourd (typiquement compris entre 70 et 120°C) proche de sa température de mise en œuvre, peut engendrer des contraintes supplémentaires en termes de sécurité (atmosphères explosives).
Des recherches ont donc été menées afin d’obtenir des combustibles de substitution du fioul lourd qui soient moins contraignants lors de leur mise en œuvre et qui permettent d’atteindre les exigences de plus en plus élevées relatives aux émissions atmosphériques résultant de sa combustion.
Il existe ainsi des compositions combustibles à base de fioul lourd et de produits élaborés à partir de la biomasse, tel que par exemple les compositions combustibles élaborées par la demanderesse et décrites dans les documents WO2013/098524 et WO2014/ 102492. Les compositions combustibles décrites dans WO2013/098524 sont un mélange de fioul lourd et d’huile de tall ou d’une huile de neutralisation (composition d’acides gras neutralisés par une base puis acidifiés), l’huile de tall et l’huile de neutralisation permettant de stabiliser la composition combustible. Les compositions décrites dans WO2014/ 102492 sont des mélanges d’une pâte de neutralisation et d’un combustible lourd d’origine pétrolière. Ces différentes compositions combustibles ne sont cependant pas entièrement issues de la biomasse.
Il existe également des compositions combustibles composées de poix d’huile de tall et d’un ou plusieurs solvants de type huile légère de pin et/ou essence de térébenthine. De telles compositions sont appelées « poix d’huile de tall diluée » ou « poix diluée » dans la suite de la présente demande. L’ajout de solvant à la poix d’huile de tall est nécessaire pour abaisser la viscosité de la poix d’huile de tall pure et ainsi la rendre manipulable pour la combustion (pompage, stockage, circulation dans les boucles de préparation...). Néanmoins, la présence de solvant augmente notablement le coût de la composition.
On connaît aussi des combustibles solides à base de poix d’huile de tall et contenant de la colophane, tels que ceux décrits dans le document EP 0 542 616, mais ces combustibles solide ne peuvent servir de combustible de substitution de fioul lourd.
Il existe donc un besoin pour un combustible de substitution du fioul lourd qui soit moins contraignant lors de sa mise en œuvre, qui permette d’atteindre les exigences de plus en plus élevées relatives aux émissions atmosphériques résultant de sa combustion et qui soit entièrement issu de la biomasse, à moindre coût.
BREF RESUME DE L’INVENTION
La demanderesse propose une composition, notamment liquide, utilisée comme combustible. Cette composition peut se substituer à un fioul, notamment pour être brûlée dans une chaudière industrielle ou un four industriel en lieu et place d’un fioul. La demanderesse propose, en particulier, une composition combustible, notamment liquide, directement issue de la biomasse et pouvant se substituer à un fioul, notamment pour être brûlée dans une chaudière industrielle ou un four industriel en lieu et place d’un fioul. On entend par « directement issue de la biomasse », le fait qu’elle ne contient pas de combustible fossile. Cela n’exclut pas le fait que cette composition puisse contenir d’autres produits, par exemple des additifs, non issus de la biomasse.
Un premier objet de l’invention concerne ainsi une composition combustible, notamment liquide, comprenant de 10 à 50 % en masse de poix d’huile de tall, et au moins un composé issu du traitement de bois, notamment de bois résineux, choisi parmi un composé dérivé d’un terpène et un composé dérivé de la colophane, ici un ester de colophane.
Une telle composition présente l’avantage d’être issue uniquement de la biomasse : elle ne comprend pas de composants combustibles fossiles. La poix d’huile de tall est le produit récupéré en fond de colonne lors du fractionnement de l’huile de tall brute par distillation, l’huile de tall brute étant un produit issu de la fabrication du papier par le procédé Kraft. L’ester de colophane est un dérivé de la colophane laquelle peut également être issue de la distillation de l’huile de tall brute d’un bois résineux ou qui peut provenir du traitement de la gemme ou de souches de bois, notamment de bois résineux. Les terpènes utilisés sont quant à eux issus du traitement de bois, en particulier de résineux, notamment issus de l’essence de papeterie récupérée au cours du procédé Kraft ou de l’essence de térébenthine récupérée par distillation de la gemme.
La composition présente également l’avantage d’émettre des émissions faibles lors de sa combustion, respectant des contraintes environnementales élevées. Enfin, son coût est faible, la poix d’huile de tall et les dérivés des terpènes et/ou de la colophane, lesquels jouent le rôle d’agent fluxant, étant des co-produits du traitement de bois, notamment résineux, par exemple de l’industrie papetière.
Avantageusement, la composition combustible comprend au moins un composé dérivé d’un terpène et au moins un ester de colophane.
La composition combustible selon l’invention peut comprendre au moins une des caractéristiques suivantes, de préférence les deux :
une teneur en composé(s) dérivé(s) d’un terpène de 5 à 30%m; une teneur en ester de colophane de 5 à 30%m.
Avantageusement, la composition combustible peut comprendre au moins un autre produit provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, choisi parmi un produit issu de la distillation d’huile de tall brute, tel que par exemple une huile de tall distillée (DTO) et une fraction légère d’huile de tall.
La composition combustible peut alors comprendre au moins une des caractéristiques suivantes :
une teneur en fraction légère d’huile de tall de 1 à 30%m, une teneur en huile de tall distillée de 1 à 20%m.
Avantageusement, la composition combustible peut en outre comprendre du toluène en une teneur inférieure ou égale à 0, 1% en masse. Autrement dit, la teneur en toluène, d’au plus 0, l%m, est alors non nulle.
La composition combustible selon l’invention peut en outre comprendre un ou plusieurs additifs, de préférence choisis parmi :
- un additif de combustion ayant pour effet de diminuer les émissions de poussières ; ce sont généralement des additifs contenant des sels de métaux (fer ou/ et calcium ou/ et cérium) solubilisés dans une matrice d’acides gras et d’hydrocarbures,
- un additif ayant pour effet d’améliorer la stabilité ; ces additifs contiennent généralement des agents dispersant solubilisés dans une matrice d’acides gras et d’hydrocarbures.
La teneur totale en additif(s) de la composition combustible peut être de 0,01 à 0,5%m, de préférence de 0,2 à 0,05%m.
Avantageusement, la composition combustible peut présenter au moins une des caractéristiques suivantes :
un point d’écoulement inférieur ou égal à - 10°C, de préférence inférieur ou égal à - 12°C,
une viscosité à 100°C allant de 10 à 20 cSt (viscosité cinématique),
un point éclair supérieur ou égal à 70°C, de préférence supérieur ou égale à 80°C,
un indice d’acide inférieur ou égal à 80mgKOH/g, de préférence inférieur ou égale à 75mgKOH/g,
une teneur en cendres inférieure ou égale à 0, 1% en masse, de préférence inférieure ou égale à 0,05% en masse,
une teneur en métaux inférieure ou égale à 250mg/kg, de préférence inférieure ou égale à 150mg/kg, davantage de préférence inférieure ou égale à 50mg/kg,
une teneur en azote inférieure ou égale à 0,08% en masse, de préférence inférieure ou égale à 0,04% en masse,
une teneur en eau inférieure ou égale à 0,5% en masse, de préférence inférieure ou égale à 0,4% en masse.
Les valeurs des caractéristiques présentées ci-dessus peuvent être mesurées selon les normes figurant dans les tableaux 1 à 3.
Notamment, une viscosité cinématique dans les différentes gammes mentionnées plus haut permet une mise en œuvre de la composition combustible liquide selon l’invention à des températures plus basses qu’un fioul lourd classique. Cette mise en œuvre peut être davantage facilitée lorsque la composition combustible liquide présente de plus un point d’écoulement dans les différentes gammes mentionnées.
Une composition combustible liquide selon l’invention présentant une viscosité cinématique dans les différentes gammes mentionnées plus haut peut comprendre une ou plusieurs des autres caractéristiques précédemment listées dans les différentes combinaisons possibles de gammes mentionnées.
Selon un mode de réalisation particulier, la composition selon l’invention, utilisée comme combustible, est constituée uniquement de composés et produits provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft et/ou de composés et produits provenant du traitement de bois, notamment de bois résineux, et éventuellement d’un ou de plusieurs additifs tels que décrits précédemment. Les produits provenant de la fabrication du papier sont les suivants : poix d’huile de tall, composé(s) dérivé(s) d’un terpène, ester(s) de colophane et au moins un autre produit issu de la distillation d’huile de tall brute, notamment choisi parmi l’huile de tall distillée et une fraction légère d’huile de tall. Ces produits sont de préférence issus de la transformation de bois résineux. Le(s) composé(s) dérivé(s) d’un terpène et ester(s) de colophane peuvent également provenir d’autres traitements de bois, notamment résineux, tels que le traitement de la gemme et des souches de bois.
L’invention concerne également l’utilisation de la composition précédemment décrite comme combustible.
La composition utilisée comme combustible de la présente invention est susceptible d’être obtenue par le procédé de préparation décrit ci-après.
Un autre objet de l’invention est un procédé de préparation d’une composition combustible, notamment liquide, issue de la biomasse comprenant :
le mélange de poix d’huile de tall avec au moins un composé issu du traitement de bois, notamment de bois résineux choisi parmi un composé dérivé d’un terpène et un composé dérivé de la colophane, ici un ester de colophane, la teneur en poix d’huile de tall de la composition étant de 10 à 50% en masse.
Avantageusement, le procédé comprend en outre lors de l’étape de mélange, l’ajout d’au moins un autre produit provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, choisi parmi un produit issu de la distillation d’huile de tall brute, tel que par exemple une huile de tall distillée et une fraction légère d’huile de tall.
Les teneurs dans les différents produits et les produits sont tels que décrits précédemment pour la composition selon l’invention. Un autre objet de l’invention concerne un procédé de combustion d’une composition combustible dans une installation de combustion, notamment de type 2910A ou 2910B ou 2910C selon la nomenclature ICPE, dans laquelle on brûle en tant que combustible, la composition combustible selon l’invention ou directement obtenue par le procédé de préparation selon l’invention. La composition selon l’invention peut brûler en respectant les contraintes règlementaires à l’émission sans nécessiter de recours à de coûteux traitements de fumées.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION
Le procédé Kraft est un procédé de transformation du bois qui permet d’isoler d’un côté la pulpe de bois utile pour l’industrie papetière et de l’autre une liqueur noire contenant notamment l’huile de tall brute.
Au cours du procédé Kraft, les copeaux de bois sont habituellement chauffés en présence de sulfure de sodium en solution aqueuse alcaline (liqueur blanche). Ce traitement se fait en général à une température de 130 à 180°C, sous pression pendant 2 à 5 heures suivant l'essence du bois dans un appareil appelé parfois « digesteur ».
On obtient de la pâte à papier baignant dans une liqueur noire. Après séparation de la liqueur noire et décantation, on observe la formation d’une couche supérieure alcaline appelée savon (« tall oil soap »), qui peut être isolée de la liqueur noire.
Ce savon d’huile de tall est ensuite acidifié, par exemple par de l’acide sulfurique, pour produire l’huile de tall brute. L’huile de tall brute comprend principalement des acides résiniques, des acides gras et des composés non saponifïables. Une acidification insuffisante peut conduire à une huile de tall brute contenant des sels métalliques, généralement de sodium. Cette caractéristique est liée au fait que l’huile de tall comprend majoritairement des composés hydrocarbonés fonctionnalisés par des acides organiques, essentiellement des acides carboxyliques, parfois des phénols. L’huile de tall comprend aussi des stérols non saponifïables, des alcools gras et d’autres dérivés d’hydrocarbures alkylés.
Le reste de la liqueur noire est réduite par évaporation. Les gaz récupérés lors de cette évaporation ainsi que ceux récupérés lors du chauffage du bois dans la liqueur blanche contiennent les essences terpéniques. Les essences brutes récupérées par condensation de ces gaz, aussi appelées essences de papeterie ou « Crade sulfate turpentine » (CST) en terminologie anglosaxone, contiennent essentiellement les composés suivants : a-pinène, b-pinène, D3 carène, myrcène, dipentène et éventuellement des dérivés moins fréquents, comme camphène et autres. Ces terpènes peuvent être séparés par fractionnement.
L’huile de tall, autrement dénommée tall oil, est ainsi un sous- produit liquide du procédé Kraft de transformation du bois. L’huile de tall est essentiellement obtenue lors de l’utilisation de bois résineux (conifères) dans le procédé Kraft. Les produits issus de la distillation du l’huile de tall brute sont généralement utilisés comme bases dans l’industrie chimique et pour la fabrication de colles et adhésifs.
Une huile de tall brute moyenne a un indice d’acide (TAN : total acid number, en mg de KOH par g de produit- ASTM D664A- 17) compris entre 30 et 100, plus généralement entre 50 et 80 (bornes comprises).
Lorsqu’elle est chauffée, l’huile de tall brute peut être séparée (par distillation) pour obtenir :
- une huile légère (tête de colonne)
- acides gras (TOFA),
- une huile de tall distillée (« distilled tall oil » DTO), mélange d’acides gras et d’acides résiniques,
- des acides résiniques (colophane ou « rosin » en anglais),
- une phase lourde ou résidu, qui ne peut être distillée, appelée poix d’huile de tall (tall oil pitch). La poix d’huile de tall contient une faible quantité d’acides gras et d’acides résiniques et une quantité notable d’insaponifïables.
Les terpènes et la colophane dont les composés dérivés sont utilisés dans la présente invention peuvent être issus du traitement de bois, notamment de résineux. Par bois résineux, on entend une essence de bois secrétant de la résine.
Ce traitement de bois peut être un procédé Kraft tel que décrit ci- dessus ou un traitement de la gemme obtenue par gemmage. Dans le cadre du procédé Kraft, les terpènes et la colophane peuvent être issus de la distillation de l’huile de tall brute (voir ci-dessus). Le gemmage est une opération qui consiste à blesser l’écorce d’un bois résineux pour en récolter la gemme ou résine. La gemme subit ensuite une distillation permettant d’obtenir :
- de l’eau (environ 10% m),
- de l’essence de térébenthine (environ 70% m), laquelle contient généralement a-pinène, b-pinène, sesquiterpènes et des produits oxydants,
- de la colophane (produit solide, environ 20 % m) contenant des acides résiniques et des composants neutres.
La colophane peut également être obtenue par extraction au solvant de souches de bois, notamment de bois résineux.
Poix d’huile de tall
Tel que décrit ci-dessus, la poix d’huile de tall est un produit provenant de la fabrication du papier par le procédé Kraft, notamment à partir de bois résineux. Il s’agit du résidu provenant du fractionnement d’huile de tall brute obtenue par transformation de bois résineux selon le procédé Kraft.
La teneur en poix d’huile de tall de la composition selon l’invention est de 10 à 50%m, avantageusement de 10 à 40%m, de préférence de 10 à 35%m.
En raison de sa teneur relativement élevée en azote et en métaux, il peut être préférable de ne pas dépasser une teneur de 40%m.
La poix d’huile de tall peut contenir des acides résiniques estérifïés mais en des quantités très faibles, inférieures ou égales à l ,9%m (B. Holmbom et al. « Composition of Tall Oil Pitch », Journal of the American Oil Chemist’s Society, Vol.55, 23 février 1978, pages 342- 344).
Composé(s) dérivé(s) d’un terpène
La composition selon l’invention peut contenir de 5 à 30%m de composé(s) dérivé(s) d’un terpène, avantageusement de 10 à 30%m, de préférence de 15 à 30%m. Ces différentes teneurs peuvent être envisagées pour chacune des teneurs en poix d’huile de tall précédemment mentionnées.
Les terpènes considérés sont ceux issus du traitement de bois, notamment résineux. Il s’agit des composés présents dans les essences de papeterie, notamment issues de la transformation de bois par le procédé Kraft. Ils sont contenus dans les gaz récupérés lors du procédé Kraft précédemment mentionné. Il peut également s’agir des composés présents dans l’essence de térébenthine obtenue par distillation de la gemme d’un bois résineux.
Ces terpènes peuvent ainsi être choisis parmi : a-pinène, b- pinène, D3 carène, myrcène, dipentène, camphène ou d’autres monoterpènes. Avantageusement, ils sont choisis parmi : a-pinène, b- pinène, D3 carène.
Ces différents terpènes peuvent être séparés par fractionnement.
Les dérivés des terpènes peuvent être issus de l’isomérisation et de la polymérisation des terpènes précédemment mentionnés, afin d’obtenir des terpènes et polyterpènes.
De préférence, les composés dérivés d’un terpène sont choisis parmi les terpènes et polyterpènes de formule (CsHsJn où n est un nombre entier de 2 à 12.
Avantageusement, la composition combustible selon l’invention comprend un mélange de terpènes de formule (CsHsJn avec n entier de 2 à 12.
En particulier, ce mélange de terpènes comprend majoritairement (plus de 50%m) de triterpènes (n=6), notamment le mélange comprend majoritairement des triterpènes et des diterpènes.
A titre d’exemple, ce mélange peut comprendre environ (de 1 à 3% près) 7%m de diterpènes, 85%m de triterpènes et de 0 à 4% m d’autres terpènes.
Les terpénoïdes peuvent être considérés comme des terpènes modifiés avec des groupes méthyles ajoutés ou enlevés, ou des atomes d'oxygène ajoutés. Tout comme les terpènes, les terpénoïdes peuvent être classés selon leur nombre (n) d'unités isoprène. Dans un mode de réalisation, le ou les composés dérivés du terpène peuvent être choisis parmi les terpénoïdes, avec un nombre n d’unités isoprènes de 2 à 12, et les terpènes et polyterpènes précédemment décrits.
Composé(s) dérivé(s) de la colophane : esters de colophane
Les dérivés de la colophane sont des esters de colophane.
La colophane (ou rosine, « rosin » en anglais) est un mélange comprenant majoritairement des acides organiques appelés acides de colophane ou acides résiniques qui répondent à la formule brute C20H30O2 (principalement des acides de type abiétique et de type pimarique). La proportion des différents acides résiniques dans la colophane est variable suivant l’essence de résineux à partir de laquelle la colophane a été obtenue. A titre d’exemple, la colophane peut contenir de 85 à 95 %m d’acides résiniques.
De manière générale, la colophane est constituée à majorité d’acide abiétique, de 50% à 80% m, et dans une moindre proportion d’acide dihydroabiétique, de 5% à 30%m et d’acide pimarique, de 5% à 30%m.
La colophane peut contenir aussi les acides suivants : acide isoprmarique, acide palustrique, acide neoabiétique.
L’acide abiétique en C20 a tendance à polymériser et peut ainsi former des polymères en C40, C60, ... . L’acide dihydroabiétique est la forme hydrogénée de l’acide abiétique, et ne peut donc plus polymériser.
La colophane peut être récupérée comme sous-produit de la fabrication du papier en tant que produit de la distillation d’huile de tall brute issue du procédé Kraft notamment lors de la transformation de bois résineux (colophane d’huile de tall). La colophane peut également provenir de la distillation de la gemme (colophane de gemme) ou du traitement de souches de bois résineux (colophane de bois). La composition selon l’invention peut comprendre une teneur en composé(s) dérivé(s) de la colophane de 5 à 30%m, avantageusement de de 5 à 25%m, de préférence de 10 à 20%m, davantage de préférence de 5 à 10%m.
Les dérivés de colophane peuvent être issus de l'estérification des acides de colophanes. L’estérification de la colophane permet de la rendre soluble dans les solvants organiques. Cette estérification peut être réalisée en présence d’alcools tels que le glycérol, le pentaérythritol, le triéthylène glycol et le méthanol.
Avantageusement, les dérivés de colophane sont choisis parmi un ester de colophane de pentaérythritol et un ester de colophane de glycérol.
La composition selon l’invention peut notamment comprendre au moins deux esters de colophane, chacun par exemple en une teneur de 1 à 10%m. Ces différentes teneurs peuvent être envisagées pour chacune des teneurs en poix d’huile de tall, en combinaison avec l’une quelconque des teneurs en composés dérivés d’un terpène précédemment mentionnées.
Dans un mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention peut comprendre de 10 à 30%m de dérivé(s) des terpènes et de 5 à 25%m d’ester(s) de colophane.
Dans un autre mode de réalisation préféré, la composition selon l’invention peut comprendre de 10 à 30%m de dérivé(s) des terpènes et de 5 à 10%m d’ester(s) de colophane.
Huile de tall distillée (DTO)
Ce distillât correspond à une coupe issue de la distillation d’une huile de tall brute, notamment issue de la transformation de bois résineux par le procédé Kraft.
Le distillât d’huile de tall correspond à une coupe plus légère que la poix d’huile de tall et plus lourde que la fraction contenant les acides gras d’huile de tall.
Le DTO est un mélange complexe composé principalement (à savoir à plus de 70%m) d'acides gras, d'acides résiniques et de quelques pourcents (en masse) d’insaponifïables (alcools de haut poids moléculaire, stérols). La teneur en acides gras peut être de 60-85%m, la teneur en acides résiniques de 14 à 37%m et la teneur en autres composés (insaponifïables) de 1 à 3%m.
Ces acides gras sont principalement : acide oléique, acide linoléique et acide palmitique. A titre d’exemple, un DTO peut contenir de 45%m à 55%m d’acide oléique, de 35 à 45%m d’acide linoléique.
Ces acides résiniques sont : acide abiétique (de 50%m à 80%m), acide dihydroabiétique, (de 5%m à 30%m), acide pimarique (de 5%m à 30%m).
Le DTO peut aussi contenir les acides suivants : acide isopimarique, acide palustrique, acide neoabiétique.
La composition selon l’invention peut comprendre de 1 à 20%m de DTO, avantageusement de de 1 à 15%m, de préférence de là 10%m. Ces différentes teneurs peuvent être envisagées pour chacune des combinaisons envisageables des teneurs en poix d’huile de tall, en composés dérivés d’un terpène et en ester(s) de colophane précédemment mentionnées.
Fraction légère d’huile de tall
Cette fraction légère d’huile de tall (appelée aussi huile légère dans la présente demande) correspond aux fractions de tête de la distillation d’une huile de tall brute, notamment issue de la transformation de bois résineux par le procédé Kraft. Cette fraction légère correspond en général aux composés volatiles.
Cette fraction contient des acides gras (de 40 à 75%m), lesquels sont principalement: acide palmitique, acide oléique, acide linoléique.
Cette fraction contient aussi une faible portion d’acides résiniques (0.1- 1.5%m) et un pourcentage relativement élevé (25-60%m) de composés insaponifïables à faible point d’ébullition.
La composition selon l’invention peut comprendre de 1 à 30%m de cette fraction légère, avantageusement de 1 à 25%m, de préférence de 10 à 20%m. Ces différentes teneurs peuvent être envisagées pour chacune des combinaisons envisageables des teneurs en poix d’huile de tall, en composés dérivés d’un terpène, en ester(s) de colophane et en DTO précédemment mentionnées.
Préparation de la composition
La composition selon l’invention est obtenue par mélange des constituants précédemment décrits, dans les proportions décrites. Les différents constituants peuvent être ajoutés les uns après les autres, sans ordre particulier, ou ensemble en une ou plusieurs fois.
Avantageusement, afin d’améliorer l’homogénéité du mélange obtenu, cette étape est réalisée sous agitation, par exemple mécanique et/ou par recirculation.
Afin de faciliter le mélange et d’améliorer son homogénéité, les composants du mélange peuvent être chauffés préalablement à leur mélange. Notamment, la poix d’huile de tall peut être chauffée à une température de 40 à 70°C, de préférence de 50 à 60°C.
EXEMPLES
Exemple 1
Le tableau 1 rassemble quelques caractéristiques physico chimiques d’un échantillon de poix d’huile de tall. Les tableaux 2 et 3 rassemblent les mêmes caractéristiques physico-chimiques pour les produits suivants :
Produit A : composition combustible selon l’invention,
Produit B : poix d’huile de tall diluée,
Produit C : fioul TBTS (Très Basse Teneur en Soufre), non additivé.
Le produit B comprend de 70 à 80%m de poix d’huile de tall et de 20 à 30%m de fluxant constitués d’huiles légères de pin et/ou d’essence de térébenthine. L’huile légère de pin peut être définie comme une fraction légère récupérée en tête de colonne lors de la distillation de l’huile de tall brute. Son point éclair est compris entre 40 et 70°C (bornes incluses).
Le produit A comprend :
de 10 à 40%m de poix d’huile de tall : cette proportion est relativement faible du fait de la forte viscosité de la poix et aussi de sa teneur relativement élevée en métaux et azote. La poix d’huile de tall en est chargée puisqu’issue du fond de la distillation d’huile de tall brute ; de 10 à 30%m de terpènes de formule (CsHsJn avec n entier de 2 à 12 (de préférence majoritairement des terpènes avec n=4 ou 6), exempts d’hétéroatome (S, N, O, métaux), leur présence peut contribuer à diminuer les émissions atmosphériques de polluants,
de 1 à 10%m d’esters de colophane de pentaérythritol. Ces esters ont une acidité faible (de 15 à 30 mgKOH/g) permettant de contrebalancer l’acidité apportée par la fraction légère et l’huile de tall distillée plus riche en acides gras que la poix d’huile de tall,
de 1 à 10%m d’esters de colophane de glycérol : ces esters présentent une bonne stabilité à la chaleur permettant d’améliorer la stabilité du produit fini, le combustible pouvant être stocké en cuve réchauffée plusieurs mois avant utilisation. En outre, ils peuvent favoriser la miscibilité des terpènes dans la poix d’huile de tall.
de 1 à 20%m d’huiles légères (fractions légères) issues de la distillation d’huile de tall brute : ces huiles présentent une faible viscosité et une teneur en métaux faible,
de 1 à 10%m d’huile de tall distillée (DTO), qui présente une faible viscosité et peu de métaux, du toluène (< 0, l%m), il peut contribuer à l’augmentation du PCI et à la stabilisation des aromatiques.
Tableau 1
Tableau 2
(*) : spécifications imposées par la CSR 500 pour un fioul lourd. Ces spécifications sont établies par la Chambre Syndicale du Raffinage en France. Tableau 3
On notera :
un point d’écoulement plus bas (- 15°C) de la composition selon l’invention par rapport à celui observé pour la poix diluée (B : 20°C). Ceci permet d’envisager un stockage avec moins de chauffage et par conséquent une économie d’énergie et des facilités de mise en oeuvre.
Une viscosité plus faible de la composition (A) par rapport à la poix diluée (B), ce qui permet de la brûler avec des températures plus basses dans les circuits de gavage et de pulvérisation. Il en résulte une économie d’énergie et une facilité de mise en œuvre.
Un point éclair plus bas de la composition (A) par rapport à celui de la poix diluée (B), ce qui permet un allumage plus facile et une facilité de mise en œuvre. Une teneur en cendres inférieure de la composition (A) par rapport à la poix diluée (B), ce qui permet une baisse des émissions de particules, facilite le respect des valeurs limites d’émissions sans avoir à recourir à des traitements de fumées onéreux et délicats d’exploitation. Ceci permet également une diminution des dépôts dans les installations de combustion à l’origine de baisses de rendement et nécessitant des opérations de ramonage (arrêt d’exploitation).
Une teneur en azote inférieure pour la composition (A) par rapport à la poix diluée (B) et au fioul lourd (C), ce qui permet une baisse théorique d’au moins 46% des émissions de NOx d’origine combustible, facilite le respect des valeurs limites d’émissions sans avoir à recourir à des traitements de fumées onéreux et délicats d’exploitation.
Des teneurs en métaux plus faible de la composition (A) par rapport à la poix diluée (B), principalement Na, K, Fe et Ca. Ces métaux se combinent à des sulfates pour former des sels qui encrassent les circuits de fumées (économiseurs) et sont des poisons pour les catalyseurs de traitement de fumées éventuellement présents.
Exemple 2: Essai pilote de combustion
Les produits A, B, C dont les caractéristiques sont représentées tableaux 2 et 3 ont été testé.
Chaque produit est brûlé séparément dans une chaudière à tubes de fumées de 1 MW, 1 brûleur à pulvérisation mécanique sans assistance. Les émissions atmosphériques sont analysées en continu au moyen d’analyseurs placés dans le conduit d’évacuation des fumées, en sortie de foyer.
Le tableau 4 ci-dessous rassemble les conditions de combustion de cet essai ainsi que le rendement de combustion et les émissions mesurées.
La combustion de la composition selon l’invention (A) présente un rendement similaire à celle du fioul lourd (C) et légèrement supérieur à de la poix diluée (B).
La température de pulvérisation utilisée pour la composition selon l’invention (A) est notablement réduite par rapport aux autres produits (B) et (C). On note également que les émissions de NOx et de poussières de la composition selon l’invention sont inférieures aux émissions des autres produits, une baisse conséquente étant observée pour les NOx. Tableau 4
m3 (n) : mètres cubes normaux, mesurés à P= 101.3kPa et T=273K

Claims

REVENDICATIONS
1. Composition combustible liquide, comprenant un mélange :
de 10 à 50 % en masse de poix d’huile de tall,
avec au moins un composé dérivé d’un terpène et au moins un ester de colophane, ces composés étant issus du traitement de bois résineux.
2. Composition combustible selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu’elle comprend:
une teneur en composé(s) dérivé(s) d’un terpène de 5 à 30%m, une teneur en ester(s) de colophane de 5 à 30%m.
3. Composition combustible selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle comprend :
une teneur en composé(s) dérivé(s) d’un terpène de 10 à 30%m, une teneur en ester(s) de colophane de 5 à 25%m.
4. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins deux esters de colophane, chacun en une teneur de 1 à 10%m.
5. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l’ester de colophane est choisi parmi un ester de colophane issu de l’estérification de la colophane en présence d’un alcool choisi parmi le glycérol, le pentaérythritol, le triéthylène glycol et le méthanol.
6. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre, ajouté au mélange, au moins un autre produit provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, choisi parmi un produit issu de la distillation d’huile de tall brute, tel que par exemple une huile de tall distillée et une fraction légère d’huile de tall.
7. Composition combustible selon la revendication 6, caractérisée en ce qu’elle comprend au moins une des caractéristiques suivantes : une teneur en fraction légère d’huile de tall de 1 à 30%m, une teneur en distillât de 1 à 20%m.
8. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend du toluène en une teneur inférieure ou égale à 0, 1% en masse.
9. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle le composé dérivé d’un terpène est choisi parmi les terpènes et polyterpènes de formule (CsHsJn où n est un entier de 2 à 12.
10. Composition combustible selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 comprenant au moins une des caractéristiques suivantes :
un point d’écoulement inférieure ou égal à - 10°C,
une viscosité à 100°C de 10 à 20cSt,
un point éclair supérieur ou égal à 70°C,
un indice d’acide inférieur ou égal à 80mgKOH/g,
une teneur en cendres inférieure ou égale à 0, 1% en masse, une teneur en métaux inférieure ou égale à 250mg/kg,
une teneur en azote inférieure ou égale à 0,08% en masse, une teneur en eau inférieure ou égale à 0,5% en masse.
1 1. Utilisation comme combustible liquide d’une composition de produits choisis parmi des produits provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, et des produits issus du traitement de bois, notamment de bois résineux, ladite composition comprenant un mélange :
de 10 à 50 % en masse de poix d’huile de tall,
avec au moins un composé dérivé d’un terpène et au moins un ester de colophane, ces composés étant issus du traitement de bois résineux.
12. Utilisation selon la revendication 1 1 , caractérisée en ce que la composition comprend en outre, ajouté au mélange, au moins un autre produit provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, choisi parmi un produit issu de la distillation d’huile de tall brute, tel que par exemple une huile de tall distillée et une fraction légère d’huile de tall.
13. Procédé de préparation d’une composition combustible liquide issue de la biomasse comprenant :
le mélange de poix d’huile de tall avec au moins un composé dérivé d’un terpène et au moins un ester de colophane, ces composés étant issus du traitement de bois résineux, la teneur en poix d’huile de tall de la composition étant de 10 à 50% en masse.
14. Procédé de préparation selon la revendication 13, comprenant en outre lors de l’étape de mélange, l’ajout d’au moins un autre produit provenant de la fabrication du papier, notamment par le procédé Kraft, choisi parmi un produit issu de la distillation d’huile de tall brute, tel que par exemple une huile de tall distillée et une fraction légère d’huile de tall.
15. Procédé de combustion d’un combustible dans une installation de combustion, dans laquelle on brûle une composition combustible liquide selon l’une quelconque des revendications 1 à 10 ou un combustible directement obtenu par le procédé selon l’une quelconque des revendications 13 ou 14.
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