EP0816476A1 - Conbustible pour chaudières conventionnelles à base d'huile végétale et à très basse teneur en soufre - Google Patents
Conbustible pour chaudières conventionnelles à base d'huile végétale et à très basse teneur en soufre Download PDFInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
Definitions
- the present invention relates to a fuel for oil-based boilers natural vegetable and containing very small quantities of sulfur, this fuel being capable of being burned in combustion plants, either directly or mixing with other fuels, without modifying the burners.
- the fuel according to the present invention may optionally contain, in preferably less than 20% by weight, a complement of compounds hydrocarbons whose distillation interval is preferably between that of petroleum and vegetable oil cutting, and the sulfur content of which is also less than 0.05% by weight and preferably less than 0.01% by weight.
- the invention also relates to fuel mixtures including fuel that has just been defined.
- hydrotreatment reactors for this type of cut, as well as the other types of valuation likely to apply to said cut must also be taken into account.
- cuts may come, among other things, from a non-hydrogenating conversion of the FCC type (catalytic cracking in the fluid state), catalytic reforming, steam cracking, or pyrolysis.
- the cuts thus obtained are free of heavy polyaromatic compounds with 3 or more cycles, (amount less than 0.5% by weight and preferably less than 0.1% by weight); they are also free of nitrogen compounds.
- they can comprise up to 25% and more of monoaromatic and diaromatic compounds; these will be present in a volume ratio of a chosen value, preferably between 8 and 12.
- this cut of hydrocarbons, after hydrotreatment (hydrodesulfurization), that is to say after passage in the presence of a hydrotreatment catalyst in a reactor containing hydrogen with a pressure greater than 10 ⁇ 10 5 Pa (10 bars), contains less than 0.05% and preferably less than 0.01% by weight of sulfur.
- the vegetable oil which can be used in the fuel according to the invention is preferably an oil from a plant that can be cultivated with a high yield at per hectare. It can be advantageously chosen from the group comprising sunflower, palm oil, coconut oil, soybean oil, rapeseed oil and their mixtures. Preferably, the vegetable oil is rapeseed oil.
- the ratio between the volume of heavy petrol rich in aromatic compounds and the volume of vegetable oil in the mixture will be between 0.5 and 10 and preferably between 0.8 and 5.
- This fuel is therefore particularly suitable for combustion on a boiler located in an environmentally sensitive area.
- the fuel according to the present invention can be mixed with another cut of hydrocarbons, preferably free of sulfur, such as, for example, heavy diesel from a hydrocracking process, or an ester of a vegetable oil.
- another cut of hydrocarbons preferably free of sulfur, such as, for example, heavy diesel from a hydrocracking process, or an ester of a vegetable oil.
- the subject of the invention is also the use of the fuel in accordance with the invention in boilers and / or furnaces of the collective and / or industrial type, without modifications to said boilers or said ovens.
- This table also shows that the fuels (3) and (4) consisting exclusively of heavy gasoline of catalytic cracking and vegetable oil have remarkably low sulfur contents; no SO 2 emission was detected in the combustion fumes.
- the green fuels described in (3) to (6) can be burned in a boiler usually using domestic fuel oil, without modifying the installation of initial boiler, and in particular of burner (s). They also have good storage stability.
- the burning rapeseed oil even on a modified burner, poses a big problem of start-up (given the low intrinsic volatility of the product), adding variable proportion of cut B, mixed with significant quantities of oil of rapeseed, considerably improves the ignition by electrodes, when starting the burner.
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Abstract
Description
- de compatibilité avec les brûleurs des chaudières usuelles, car s'il existe sur le marché des brûleurs polycombustibles, ces brûleurs nécessitent un réchauffage du combustible, une adaptation de la ligne de transfert entre la cuve de stockage et le brûleur, voire une pulvérisation assistée, ce qui limite d'autant l'intérêt économique de brûler directement des combustibles à forte teneur en huile végétale, s'il faut modifier les équipements qui utilisent actuellement du fuel oil domestique;
- d'encrassement de la chaudière, dû à une mauvaise combustion;
- de miscibilité: l'huile végétale, qui est un triester, se mélange difficilement avec des produits plus légers, de nature chimique différente;
- de viscosité: la viscosité de l'huile végétale est particulièrement élevée, de l'ordre de 70.10-6 m2/s à 20°C; or, pour un usage en tant que fioul domestique (dit encore fuel oil domestique ou "F.O.D."), les spécifications intersyndicales mentionnent, en particulier, une viscosité inférieure à 7,5.10-6m2/s; ceci rend impossible l'incorporation directe d'huile végétale dans un tel fioul domestique ainsi que sa pulvérisation dans un brûleur classique pour FOD ;
- de mise en oeuvre, du fait des pertes de charge en lignes, liées à la viscosité naturelle des huiles végétales;
- d'opérabilité et de stabilité au stockage (oxydation et pollution bactérienne).
- soit des combustibles incorporant des matières végétales fortement modifiées, par exemple sous la forme d'ester méthylique de colza, mais les opérations de transestérification et de purification ainsi rendues nécessaire pour rendre le combustible compatible avec les chaudières existantes, entraínent bien entendu un important surcoût tant énergétique que financier ;
- soit des combustibles à faible teneur en huile végétale (généralement inférieure à 5 % en poids), la quantité d'huile végétale étant alors suffisamment faible pour que le mélange ne présente pas les inconvénients précités. Cette incorporation directe, mais à faible teneur, d'huile végétale dans un fioul domestique classique, voire dans un fioul encore plus lourd, ne participe que pour très peu à la diminution de la pollution, car les fiouls en question contiennent des teneurs en soufre relativement importantes, et la désulfuration (généralement par hydrotraitement) de ce type de fioul s'avère assez coûteuse. En effet, plus l'hydrocarbure possède un point d'ébullition élevé, plus son hydrotraitement est difficile et d'un coût élevé.
Aussi, afin d'éviter les problèmes liés à l'augmentation de la viscosité et des coûts de désulfuration lorsque l'on utilise des coupes pétrolières de plus en plus lourdes, et afin d'assurer la compatibilité avec les brûleurs des chaudières usuelles, un choix judicieux de la coupe pétrolière s'avère fondamental.
- non seulement de réaliser des combustibles pour chaudières à forte teneur en huiles végétales naturelles non transformées, grâce à l'adjonction, dans la formulation du combustible, d'une coupe pétrolière originale, habituellement non destinée à ce type de combustible pour chaudière,
- mais également de tirer profit du fait que, d'une part, lesdites huiles végétales ne contiennent pratiquement pas de composés soufrés et que, d'autre part, la coupe précitée s'hydrotraite de façon relativement facile, pour réaliser à un coût raisonnable des combustibles originaux, qui préservent les caractéristiques de propreté de l'huile végétale.
- une quantité substantielle d'au moins une huile végétale naturelle, à une teneur généralement comprise entre 10% et 60% en poids et, de préférence, entre 20% et 50% en poids,
- une quantité substantielle d'au moins une coupe pétrolière de type essence lourde, contenant au moins 25% en volume de composés aromatiques de type monoaromatiques et diaromatiques, et possédant une teneur en soufre inférieure à 0,05% en poids et, de préférence, inférieure à 0,01% en poids.
- une viscosité d'une valeur choisie entre 1,1 et 1,5.10-6 m2/s, puisque le mélange final doit présenter une viscosité généralement inférieure à 7,5.10-6 m2/s à 20°C;
- un bon pouvoir solvant vis-à-vis de l'huile végétale, ce pouvoir solvant étant lui-même lié à la teneur en composés aromatiques présents dans la coupe.
- il incorpore en quantité substantielle de l'huile végétale d'origine agricole, et donc des hydrocarbures dits "renouvelables" et peu polluants;
- il peut incorporer aisément de 10 à 60 % en poids d'huile végétale sans nécessiter la modification de(s) brûleur(s) de chaudière, et ceci grâce à l'adjonction dans un rapport volumétrique déterminé d'une famille particulière d'hydrocarbures généralement destinée à d'autres fins;
- de par sa composition, il est respectueux de l'environnement: il incorpore une huile végétale ne contenant par nature ni soufre, ni azote, ni composés aromatiques fortement condensés à trois cycles ou plus, ainsi qu'une coupe d'hydrocarbures assurant la compatibilité avec les chaudières existantes et qui, elle aussi, est exempte de soufre;
- il améliore la combustion et le rendement des chaudières, du fait de l'apport d'oxygène qui résulte de l'incorporation de l'huile végétale;
- il est relativement économique, parce que la coupe pétrolière à basse teneur en soufre est fabriquée sans faire intervenir un hydrotraitement trop coûteux;
- il est compatible au stockage avec les autres hydrocarbures de type fioul domestique ou équivalent;
- il est utilisable en remplacement ou en complément des fiouls domestiques généralement utilisés sur chaudière;
Les teneurs en A, B et C sont exprimées en % en volume. | ||||||
(1) | (2) | (3) | (4) | (5) | (6) | |
(A) ("HC") | 5 | 15 | 20 | 40 | 30 | 40 |
(B) ("EL") | 80 | 60 | 40 | 40 | ||
(C1) ("BTS") | 85 | 30 | 10 | |||
(C2) ("FOD") | 95 | |||||
(C3) ("GO") | 10 | |||||
Combustible | ||||||
Teneur en soufre (% en masse) | 0,19 | 0,04 | 0,004 | 0,005 | 0,02 | 0,04 |
Viscosité | + | - | + | + | + | + |
Combustion | + | _ | + | + | + | + |
Emission de SO2 dans les fumées (en ppm) | 35 | 10 | 0 | 0 | 10 | 8 |
Claims (13)
- Combustible pour chaudières conventionnelles à forte teneur en huile végétale et à très basse teneur en soufre, caractérisé en ce que ses deux constituants principaux sont :une quantité substantielle d'au moins une huile végétale naturelle, à une teneur généralement comprise entre 10% et 60% en poids et, de préférence, entre 20% et 50% en poids,une quantité substantielle d'au moins une coupe pétrolière de type essence lourde, contenant au moins 25% en volume de composés aromatiques de type monoaromatiques et diaromatiques, et possédant une teneur en soufre inférieure à 0,05% en poids et, de préférence, inférieure à 0,01% en poids.
- Combustible selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coupe pétrolière de type essence lourde, riche en composés aromatiques, a une viscosité d'une valeur choisie entre 1,1 et 1,5.10-6 m2/s à 20°C.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa viscosité est inférieure ou égale à 7,5.10-6 m2/s à 20°C.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport volumique entre la coupe pétrolière et l'huile végétale est compris entre 0,5 et 10, et de préférence entre 0,8 et 5.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il contient un complément, en quantité de préférence inférieure à 20% en poids, de composés hydrocarbonés, dont l'intervalle de distillation se situe préférentiellement entre celui de la coupe pétrolière et celui de l'huile végétale, et dont la teneur en soufre est également inférieure 0,05% en poids et, de préférence, inférieure à 0,01% en poids.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coupe pétrolière de type essence lourde, riche en composés aromatiques, contient des composés monoaromatiques et des composés diaromatiques présents dans un rapport volumique d'une valeur choisie de préférence entre 8 et 12.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coupe pétrolière de type essence lourde, riche en composés aromatiques, contient moins de 0,5% en poids et, de préférence, moins de 0,1% en poids de composés polyaromatiques lourds à 3 cycles ou plus.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coupe pétrolière riche en composés aromatiques résulte d'une opération d'hydrotraitement de coupes choisies dans le groupe comprenant l'essence lourde issue du craquage catalytique, l'essence lourde de réformage catalytique, l'essence lourde de vapocraquage, l'essence lourde de pyrolyse, ou un mélange de l'une ou l'autre de ces essences.
- Combustible selon la revendication 6, caractérisé en ce que la coupe pétrolière riche en composés aromatiques est de préférence de l'essence lourde issue de craquage catalytique.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'huile végétale est choisie dans le groupe comprenant l'huile de tournesol, l'huile de palme, l'huile de coprah, l'huile de soja, l'huile de colza et leurs mélanges, et est de préférence l'huile de colza.
- Combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coupe pétrolière est complétée par une autre coupe d'hydrocarbures telle qu'un gazole lourd à bas taux de soufre ou un fioul domestique.
- Utilisation dans une chaudière fonctionnant au fioul domestique d'un combustible selon l'une quelconque des revendications précédentes, sans modification de cette chaudière.
- Utilisation du combustible selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ledit combustible est utilisé en mélange avec un autre combustible pour chaudières.
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