Gaz de synthèse

Définition

Le gaz de synthèse est un produit intermédiaire qui, de différentes manières, peut être transformé en une gamme de produits énergétiques, y compris l'électricité ainsi que des carburants gazeux ou liquides de haute qualité, qui peuvent être utilisés comme carburants de transport.

Le gaz de synthèse est un tremplin ou une pierre angulaire pour le traitement ultérieur et la production de produits biochimiques et de biocarburants ainsi que de chaleur et d'électricité.

La fabrication de gaz de synthèse :

Le gaz de synthèse sortant du réacteur est à haute température; typiquement 1300 °C à 1500 °C pour un gazéifieur à flux entraîné. La récupération de la chaleur du gaz de synthèse est essentielle pour atteindre l'efficacité du procédé. Les systèmes de récupération de chaleur peuvent récupérer une partie importante (5 à 25 %) de l'énergie contenue dans le gaz de synthèse sous forme de chaleur latente et sensible, selon la technologie employée.

Explications

L'électrolyse du CO2 avec l'eau produit du gaz de synthèse, un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone. C'est un gaz d'alimentation qui peut être transformé en de nombreux produits hydrocarbonés. Le gaz de synthèse (syngaz) renouvelable réduira l'exploitation des combustibles fossiles (gaz naturel) et apportera une contribution majeure à la réduction des émissions de carbone dans les industries et la mobilité.

En règle générale, la production de biocarburants ou de produits biochimiques nécessite un nettoyage/conditionnement du gaz de synthèse plus intense et une plus grande échelle que les voies de chaleur et d'électricité. Les biocarburants et produits biochimiques sélectionnés suivants pourraient être produits à partir de gaz de synthèse par différents processus de synthèse : gaz naturel synthétique (SNG), hydrogène, ammoniac, biocarburants liquides (diesel, kérosène, essence) basés sur la synthèse Fischer-Tropsch (FT), alcools mixtes et méthanol/DME.

⭐ Historiquement, Light and Coke Company a été reconnue comme le premier utilisateur commercial de gaz de synthèse en 1812.

Processus de fabrication

Les processus de gazéification sont relativement flexibles en ce qui concerne l'utilisation des matières premières et peuvent donc être mis en oeuvre à différentes positions de chaînes de processus complexes telles qu'appliquées dans les concepts de bioraffinerie.

La conception réelle d'un système de refroidissement et de récupération de chaleur du gaz de synthèse doit tenir compte des caractéristiques de l'alimentation en charbon, du gaz de synthèse produit et de l'application globale du procédé de gazéification.

Le gaz de synthèse brut quittant le gazéifieur peut être refroidi par un échangeur de chaleur rayonnant ou convectif ou par un système de refroidissement direct, dans lequel de l'eau ou du gaz recyclé refroidi est injecté dans le gaz de synthèse brut chaud. Ensuite, le gaz de synthèse traverse généralement une série d'échangeurs de chaleur pour récupérer la chaleur à une température plus basse. Dans tous les cas, la vapeur est produite pour la production d'électricité dans l'usine ou le chauffage du procédé. Les systèmes de vapeur et d'eau sont intégrés et optimisés dans l'ensemble de l'installation de gazéification ou de polygénération.

Applications industrielles

Le gaz de synthèse est le mélange de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrogène (H₂) qui a une utilisation complète. Initialement, le gaz de synthèse était produit uniquement par le procédé de gazéification du charbon. Avec l'évolution des préoccupations énergétiques et environnementales, le schéma de production de gaz de synthèse bascule désormais des ressources fossiles vers des ressources durables neutres en C telles que la biomasse.

Avec le développement de la société humaine et les exigences industrielles, les utilisations du gaz de synthèse ont considérablement augmenté, en particulier pour la production d'énergie comme gaz combustible. Une augmentation exceptionnelle de la demande d'énergie a prévu le besoin de 715 EJ d'énergie en 2030.

De même, les préoccupations environnementales croissantes, le gaz de synthèse à base de biomasse, ont été largement utilisés pour la synthèse chimique. Ainsi, les demandes croissantes ont exercé une pression colossale sur la gestion des matières premières qui peut être partiellement gérée par l'amélioration de la production de gaz de synthèse.

Le gaz de synthèse peut être utilisé pour produire de l'énergie, alléger les communautés, comme carburant dans les moteurs à combustion interne ainsi que pour la synthèse de carburants liquides. Une variété de produits chimiques et d'intermédiaires peuvent également être produits en utilisant du gaz de synthèse comme matière première, tels que différents alcools, résines, cires, aldéhydes, acide acétique, éthers et bien d'autres. Il existe une large gamme de produits chimiques qui peuvent être produits à l'aide de gaz de synthèse produit par la gazéification de la biomasse.

Comme le gaz de synthèse est riche en H₂ qui peut être utilisé comme combustible ainsi que pour la production d'ammoniac et d'autres produits chimiques après séparation du courant principal. Compte tenu du rapport de l'hydrogène au monoxyde de carbone, le gaz de synthèse a beaucoup d'utilisation dans l'énergie ainsi que dans la synthèse chimique. Avec des préoccupations environnementales croissantes, l'utilisation de gaz de synthèse à base de biomasse ne cesse d'augmenter.

Conditionnement

Le gaz de synthèse produit à partir de la gazéification de la biomasse peut ne pas répondre aux exigences en aval. Ainsi, un conditionnement du gaz de synthèse est nécessaire. Le transfert eau-gaz et l'élimination du CO₂ sont identifiés comme les principaux processus de conditionnement du gaz de synthèse, à l'exception du nettoyage physique (c'est-à-dire la filtration) qui n'est pas modélisé dans ce travail.

Comme la composition du gaz de synthèse est cruciale pour son utilisation ultérieure dans les processus de synthèse, le processus de transfert de gaz à l'eau (WGS) est inclus pour ajuster la composition du gaz de synthèse afin de répondre à la spécification requise (c'est-à-dire le rapport H₂/CO) par un apport supplémentaire de vapeur.

Conversion biologique et fermentaire du gaz de synthèse

La fermentation du gaz de synthèse offre une voie prometteuse et unique pour produire des biocarburants à partir du gaz de synthèse qui peut être produit à partir de diverses ressources via différentes technologies.

La conversion biologique du gaz de synthèse est présentée et examinée en termes de mécanisme de fermentation, de facteurs qui influencent le processus, notamment la composition du milieu, le type de réacteur et la méthode de récupération du produit. La combinaison de la gazéification de la biomasse et de la fermentation du gaz de synthèse a été déployée commercialement pour produire du bioéthanol en tenant compte des avantages de la gazéification de la biomasse qui peut utiliser une large gamme de matières premières brutes et de fermentation du gaz de synthèse liée à sa sélectivité élevée du produit.

En rapport avec "gaz de synthèse"

• gaz naturel

  

  Le gaz naturel est un mélange gazeux inodore d'hydrocarbures fossiles, principalement composé de méthane (CH4).

• gaz à effet de serre

  

  Un gaz à effet de serre (GES) est un gaz atmosphérique qui retient la chaleur car il absorbe et re-émet un rayonnement infrarouge.

• gaz CFC

  

  Un gaz CFC est un gaz fluoré, un dérivé d'hydrocarbure saturé où C. F.C. est l'acronyme de ChloroFluroCarbure. Les CFC sont obtenus en substituant des atomes...

• gaz de schiste

  

  Le gaz de schiste est un hydrocarbure gazeux présent dans les formations rocheuses sédimentaires à grains très fin.