FR3001399A3 - ACTIVE OXYDO REDUCTION MASS COMPRISING ENRICHED NICKEL PYROLUSITE AND A SPINEL STRUCTURE COMPOUND AND USE IN A CHEMICAL LOOP COMBUSTION PROCESS - Google Patents

ACTIVE OXYDO REDUCTION MASS COMPRISING ENRICHED NICKEL PYROLUSITE AND A SPINEL STRUCTURE COMPOUND AND USE IN A CHEMICAL LOOP COMBUSTION PROCESS Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une masse active oxydo-réductrice comprenant un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de MnO2, ledit minerai étant enrichi en nickel, et ladite masse comprenant un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle. La masse active oxydo-réductrice se présente sous forme de particules. L'invention porte également sur un procédé de combustion de charges hydrocarbonées solides, liquides ou gazeuses par oxydo-réduction en boucle chimique utilisant une telle masse active oxydo-réductrice, et sur un procédé de préparation d'une telle masse. De manière avantageuse, l'invention s'applique dans le domaine du captage du CO2.The invention relates to an oxido-reducing active mass comprising a natural manganese ore of the pyrolusite type initially comprising at least 60% by weight of MnO 2, said ore being enriched in nickel, and said mass comprising a mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the invention. spinel structure. The redox active mass is in the form of particles. The invention also relates to a method of combustion of solid hydrocarbon feeds, liquid or gaseous by oxido-reduction in a chemical loop using such a redox active mass, and a method for preparing such a mass. Advantageously, the invention applies in the field of CO2 capture.

Description

Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la combustion d'hydrocarbures par oxydo-réduction en boucle chimique (CLC) pour produire de l'énergie, du gaz de synthèse et/ou de l'hydrogène.Field of the Invention The field of the invention is that of the chemical-looped oxidation-reduction (CLC) combustion of hydrocarbons to produce energy, synthesis gas and / or hydrogen.

L'invention porte en particulier sur une masse active oxydo-réductrice pour procédé CLC, sur un procédé CLC utilisant cette masse active oxydo-réductrice, et sur une méthode de préparation d'une telle masse oxydo-réductrice. Contexte général Procédé de Chemical Looping Combustion ou CLC : Dans la suite du texte, on entend par procédé CLC (Chemical Looping Combustion) un procédé d'oxydo-réduction en boucle sur masse active. Il convient de noter que, de manière générale, les termes oxydation et réduction sont utilisés en relation avec l'état respectivement oxydé ou réduit de la masse active. Le réacteur d'oxydation est celui dans lequel la masse oxydo-réductrice est oxydée et le réacteur de réduction est le réacteur dans lequel la masse oxydo-réductrice est réduite. Dans un contexte de demande énergétique mondiale croissante, la capture du dioxyde de carbone en vue de sa séquestration est devenue une nécessité incontournable afin de limiter l'émission de gaz à effet de serre préjudiciable à l'environnement. Le procédé d'oxydo- réduction en boucle sur masse active, ou Chemical Looping Combustion (CLC) dans la terminologie anglo-saxonne, permet de produire de l'énergie à partir de combustibles hydrocarbonés tout en facilitant la capture du dioxyde de carbone émis lors de la combustion.The invention relates in particular to a redox active mass for the CLC process, to a CLC process using this redox active mass, and to a method for preparing such an oxido-reducing mass. General context Process of Chemical Looping Combustion or CLC: In the rest of the text, the term "Chemical Looping Combustion" (CLC) is understood to mean a process of oxidation-reduction in loop on active mass. It should be noted that, in general, the terms oxidation and reduction are used in relation to the respectively oxidized or reduced state of the active mass. The oxidation reactor is one in which the redox mass is oxidized and the reduction reactor is the reactor in which the redox mass is reduced. In a context of increasing global energy demand, the capture of carbon dioxide for sequestration has become an unavoidable necessity in order to limit the emission of greenhouse gases that are harmful to the environment. The active-loop-based oxidation-reduction method, or Chemical Looping Combustion (CLC) in the English terminology, makes it possible to produce energy from hydrocarbon fuels while facilitating the capture of the carbon dioxide emitted during of combustion.

Le procédé CLC consiste à mettre en oeuvre des réactions d'oxydo-réduction d'une masse active, typiquement un oxyde métallique, pour décomposer la réaction de combustion en deux réactions successives. Une première réaction d'oxydation de la masse active, avec de l'air ou un gaz jouant le rôle de comburant, permet d'oxyder la masse active. Une seconde réaction de réduction de la masse active ainsi oxydée à l'aide d'un gaz réducteur permet ensuite d'obtenir une masse active réutilisable ainsi qu'un mélange gazeux comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et de l'eau, voire du gaz de synthèse contenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone. Cette technique permet donc d'isoler le dioxyde de carbone ou le gaz de synthèse dans un mélange gazeux pratiquement dépourvu d'oxygène et d'azote.The CLC process consists in carrying out oxidation-reduction reactions of an active mass, typically a metal oxide, in order to decompose the combustion reaction into two successive reactions. A first oxidation reaction of the active mass, with air or a gas acting as an oxidant, makes it possible to oxidize the active mass. A second reduction reaction of the active mass thus oxidized by means of a reducing gas then makes it possible to obtain a reusable active mass and a gaseous mixture essentially comprising carbon dioxide and water, or even gas synthetic material containing hydrogen and carbon monoxide. This technique therefore makes it possible to isolate carbon dioxide or synthesis gas in a gaseous mixture that is substantially free of oxygen and nitrogen.

La combustion étant globalement exothermique, il est possible de produire de l'énergie à partir de ce procédé, sous la forme de vapeur ou d'électricité, en disposant des surfaces d'échange dans la boucle de circulation de la masse active ou sur les effluents gazeux en aval des réactions de combustion ou d'oxydation.As the combustion is generally exothermic, it is possible to produce energy from this process, in the form of steam or electricity, by having exchange surfaces in the circulation loop of the active mass or on the gaseous effluents downstream of combustion or oxidation reactions.

Le brevet US 5 447 024 décrit un procédé de combustion en boucle chimique comprenant un premier réacteur de réduction d'une masse active à l'aide d'un gaz réducteur et un second réacteur d'oxydation permettant de restaurer la masse active dans son état oxydé par une réaction d'oxydation avec de l'air humide. La technologie du lit fluidisé circulant est utilisée pour permettre le passage continu de la masse active de son état oxydé à son état réduit.No. 5,447,024 discloses a chemical loop combustion process comprising a first reduction reactor of an active mass using a reducing gas and a second oxidation reactor for restoring the active mass in its state. oxidized by an oxidation reaction with moist air. Circulating fluidized bed technology is used to allow the continuous passage of the active mass from its oxidized state to its reduced state.

La masse active, passant alternativement de sa forme oxydée à sa forme réduite et inversement, décrit un cycle d'oxydo-réduction. Ainsi, dans le réacteur de réduction, la masse active (MO) est tout d'abord réduite à l'état Mx0y-2n-m/21 Par l'intermédiaire d'un hydrocarbure C,,Hm, qui est corrélativement oxydé en CO2 et H20, selon la réaction (1), ou éventuellement en mélange CO + H2 selon les proportions utilisées. C'H,' + Mx0y -> n CO2+ m/2 H20 + Mx0y-2n-m/2 (1) Dans le réacteur d'oxydation, la masse active est restaurée à son état oxydé (Mx0y) au contact de l'air selon la réaction (2), avant de retourner vers le premier réacteur. Mx0y-2n-m/2 (n+m/4) 02 -> MOy (2) Dans les équations ci-dessus, M représente un métal. L'efficacité du procédé de combustion en boucle chimique (CLC) en lit fluidisé circulant repose dans une large mesure sur les propriétés physico-chimiques de la masse active 30 d'oxydo-réduction. La réactivité du ou des couples oxydo-réducteurs mis en jeu ainsi que la capacité de transfert d'oxygène associée sont des paramètres qui influent sur le dimensionnement des réacteurs et sur les vitesses de circulation des particules. La durée de vie des particules quant à elle dépend de la résistance mécanique des 35 particules ainsi que de leur stabilité chimique.The active mass, passing alternately from its oxidized form to its reduced form and vice versa, describes an oxidation-reduction cycle. Thus, in the reduction reactor, the active mass (MO) is first reduced to the MxOy-2n-m / 21 state via a C 1 H 2 hydrocarbon which is correspondingly oxidized to CO 2. and H20, according to the reaction (1), or optionally in CO + H2 mixture according to the proportions used. ## EQU1 ## (1) In the oxidation reactor, the active mass is restored to its oxidized state (Mx0y) in contact with the air according to the reaction (2), before returning to the first reactor. Mx0y-2n-m / 2 (n + m / 4) 02 -> MOy (2) In the equations above, M represents a metal. The effectiveness of the circulating fluidized bed chemical loop (CLC) combustion process relies to a large extent on the physico-chemical properties of the oxidation-reduction active mass. The reactivity of the oxidation-reduction pair (s) involved as well as the associated oxygen transfer capacity are parameters that influence the design of the reactors and the particle circulation speeds. The lifetime of the particles as for it depends on the mechanical strength of the particles as well as their chemical stability.

Afin d'obtenir des particules utilisables pour ce procédé, les particules mises en jeu sont généralement composées d'un couple oxydo-réducteur choisi parmi CuO/Cu, Cu20/Cu, NiO/Ni, Fe203/Fe304, FeO/Fe, Fe304/Fe0, Mn02/Mn203, Mn203/Mn304, Mn304/MnO, MnO/Mn, Co304/CoO, CoO/Co, ou une combinaison de plusieurs de ces couples oxydo- réducteurs, et d'un liant apportant la stabilité physico-chimique nécessaire. Le couple NiO/Ni est souvent cité comme masse active de référence pour le procédé CLC pour ses capacités de transport d'oxygène et sa cinétique rapide de réduction, notamment en présence de méthane. Comme l'oxyde de nickel n'existe pas à l'état naturel de façon suffisamment concentrée pour pouvoir obtenir des propriétés intéressantes pour le procédé CLC, il est donc généralement utilisé de façon concentrée dans des particules de masse active synthétique. L'utilisation de nickel pose cependant quelques problèmes car l'oxyde de nickel est suspecté d'être cancérigène ce qui entraîne des contraintes importantes sur le système de filtration des fumées. Il perd en outre ses capacités réactives en présence de composés soufrés, ce qui ne permet pas de l'envisager pour l'utilisation de combustibles, comme le charbon, qui en contiennent.In order to obtain particles that can be used for this process, the particles used are generally composed of an oxido-reducing couple chosen from CuO / Cu, Cu 2 O / Cu, NiO / Ni, Fe 2 O 3 / Fe 3 O 4, FeO / Fe, Fe 3 O 4. Fe 0, MnO 2 / Mn 2 O 3, Mn 2 O 3 / Mn 3 O 4, Mn 3 O 4 / MnO, MnO / Mn, Co 3 O 4 / CoO, CoO / Co, or a combination of several of these oxidoreducing couples, and a binder providing the necessary physicochemical stability . The NiO / Ni pair is often cited as a reference active mass for the CLC process for its oxygen transport capacity and its rapid reduction kinetics, especially in the presence of methane. Since nickel oxide does not exist in the natural state in a sufficiently concentrated manner to obtain properties of interest for the CLC process, it is therefore generally used in a concentrated manner in particles of synthetic active material. The use of nickel, however, poses some problems because the nickel oxide is suspected of being carcinogenic which causes significant constraints on the smoke filtration system. It also loses its reactive capacities in the presence of sulfur compounds, which does not allow to consider for the use of fuels, such as coal, which contain it.

D'une façon plus générale, la problématique principale posée par l'utilisation de particules synthétiques est leur coût de fabrication élevé. Le procédé nécessitant la circulation du solide dans des réacteurs où les vitesses de gaz sont relativement élevées, on ne peut empêcher une consommation continue de solide par attrition. Si le coût de masse active est relativement élevé, alors le poste d'appoint en masse active peut devenir une part importante du coût opératoire. Il est donc important de trouver une masse active à faible coût afin de diminuer l'impact du coût des particules sur le prix de captage du CO2 par CLC. A ce titre, la possibilité d'utiliser un minerai naturel d'ilménite (FeTiO3) a été divulguée par l'Instituto de Catalisis y Petroleoquimica (CSIC), Madrid ("Titania-supported iron oxide as oxygen carrier for chemical-looping combustion of methane, Corbella, Beatriz M.; Palacios, Jose Maria, Fuel (2006), Volume Date 2007, 86(1-2), 113-122). Cependant, ce minerai n'a qu'une capacité de transport d'oxygène très réduite et une très faible réactivité.In a more general way, the main problem posed by the use of synthetic particles is their high manufacturing cost. Since the process requires the circulation of the solid in reactors where the gas velocities are relatively high, continuous consumption of solid by attrition can not be prevented. If the cost of active mass is relatively high, then the booster active mass can become a significant part of the operating cost. It is therefore important to find a low-cost active mass in order to reduce the impact of the cost of particles on the price of CO2 capture by CLC. As such, the possibility of using ilmenite natural ore (FeTiO3) has been disclosed by the Instituto de Catalisis y Petroleoquimica (CSIC), Madrid ("Titania-supported iron oxide as oxygen carrier for chemical-looping combustion of methane, Corbella, Beatriz M. Palacios, Jose Maria, Fuel (2006), Volume Date 2007, 86 (1-2), 113-122), however this ore has only oxygen carrying capacity very small and very weak reactivity.

Dans la demande de brevet GB 2 058 828, divers oxydes métalliques, dont un minerai naturel de manganèse, sont utilisés en tant que sources d'oxygène pour gazéifier des espèces carbonées.In GB patent application 2,058,828, various metal oxides, including a natural manganese ore, are used as oxygen sources to gasify carbon species.

Des minerais naturels de manganèse ont également été testés en tant que transporteurs d'oxygène dans des procédés CLC par Fossdal et al. ("Study of inexpensive oxygen carriers for chemical looping combustion", A. Fossdal et al., International Journal of Greenhouse Gas control 5, 2011, pp. 483-488).Natural manganese ores have also been tested as oxygen carriers in CLC processes by Fossdal et al. ("Study of inexpensive oxygen carriers for chemical looping combustion", A. Fossdal et al., International Journal of Greenhouse Gas Control 5, 2011, pp. 483-488).

Bien que l'utilisation d'oxydes de manganèse issus de minerais naturels en tant que masse active dans un procédé CLC puisse constituer une solution satisfaisante en termes de coût, elle s'avère moins bien adaptée à la combustion de méthane qu'à la combustion de charges solides ou liquides en termes de performance du procédé.Although the use of manganese oxides from natural ores as an active mass in a CLC process may be a cost-effective solution, it is less suitable for methane combustion than for combustion. solid or liquid charges in terms of process performance.

Des mélanges d'oxydes métalliques naturels provenant de minerais avec de l'oxyde de nickel ont également fait l'objet d'études. Ainsi, un mélange d'ilménite naturelle et d'oxyde de nickel a été expérimenté par Rydén et al. dans le cadre d'un procédé CLC, en particulier pour la combustion de méthane ("Ilmenite with addiction of NiO as oxygen carrier for chemical-looping combustion", Rydén M. et al., Fuel 2010, 89, pp 3523-3533). Il apparait que des transformations importantes de la structure de l'ilménite se produisent, notamment une diminution de la densité et une augmentation de la porosité de l'oxyde métallique, pouvant affecter la durée de vie des particules. Des problèmes d'agglomération et de frittage des particules, entrainant des arrêts de l'installation CLC, ont également été constatés. Ces problèmes remettent sérieusement en question l'intérêt d'utiliser un tel mélange en tant que transporteur d'oxygène dans un procédé CLC. L'utilisation d'un mélange d'hématite naturelle et d'oxyde de nickel a également été testée par Chen et al., ("Experimental investigation of hematite oxygen carrier decorated with NiO for chemical-looping combustion of coal", Chen D. et al., Journal of Fuel Chemistry and Technology 2012, 40, 267-272). Cependant, ce procédé est limité à la combustion du charbon, et la réactivité du mélange diffère selon les méthodes de préparation du mélange, avec l'apparition d'un blocage de la porosité dans certains cas. Selon cette étude, le mélange d'hématite naturelle et d'oxyde de nickel est obtenu soit par mélange mécanique, soit par une méthode d'imprégnation. Dans le cas de l'imprégnation réalisée d'une solution de nitrate de nickel sur de l'hématite naturelle, le mélange montre une faible surface spécifique suggérant que l'effet sur les performances de réactions ne peut être significatif. Par ailleurs, l'imprégnation sur les particules d'hématite naturelle, montrant une teneur en hématite Fe203 de 80%, permet de former des particules d'oxyde de nickel sur les particules d'hématite, mais aboutit également à une réaction avec les éléments déjà présents pour former un phase stable, comme le spinelle NiA1204. Un autre effet indésirable de l'imprégnation réalisée est la dissolution d'une fraction du fer par la solution d'imprégnation (le rapport Fe/Si est modifié). Ces deux effets, l'apparition d'une phase stable et la dissolution du transporteur d'oxygène, ont pour conséquence la baisse de la concentration massique en sites actifs fournisseurs d'oxygène au système. Dans le cas d'un mélange mécanique d'hématite naturelle et d'oxyde de nickel, des problèmes de stabilité et de frittage en conditions réductrices, particulièrement liés à l'utilisation d'hématite naturelle, sont attendus. Dans tous les cas, le mélange étudié par Chen et al. pose des problèmes d'interaction chimique avec les matériaux réfractaires liés à la diffusion du fer aux températures mises en oeuvre dans les procédés CLC. Il existe donc un besoin de fournir un procédé CLC performant permettant notamment un captage élevé du CO2, adapté au traitement de tous types de charges hydrocarbonées, qu'elles soient solides, liquides ou gazeuses, et qui utilise un matériau en tant que masse active oxydo-réductrice peu coûteux, et répondant aux normes environnementales en termes de toxicité et d'émissions réductrices. Objectifs et résumé de l'invention Les demandeurs ont mis à jour qu'une masse oxydo-réductrice comprenant un minerai naturel de manganèse communément appelé pyrolusite et usuellement utilisé pour la production métallurgique, une fois enrichi avec de faibles quantités de nickel Ni, et comprenant un oxyde métallique mixte nickel-manganèse sous forme de spinelle, peut, après une phase d'activation, être utilisée dans un procédé de combustion en boucle redox permettant notamment la séquestration du CO2. L'utilisation d'un telle masse mdo- réductrice permet de répondre, au moins en partie, aux besoins de l'art antérieur tels que décrits ci-dessus. L'invention consiste à fournir et à utiliser un mélange comprenant des minerais naturels de manganèse, contenant principalement du Mn02 à l'origine, qui sont enrichis en Ni et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle, en tant que masse active oxydo-réductrice pour procédé d'oxydo-réduction en boucle chimique. La masse active oxydo-réductrice se présente sous la forme de particules dont la taille permet d'obtenir des propriétés d'écoulement et de transport facilitées. Elle est activée par une montée en température sous atmosphère oxydante, et est utilisée dans une installation de combustion en boucle chimique comprenant une zone de réduction dans laquelle le combustible est oxydé par l'oxygène fourni par réduction des particules, et une zone d'oxydation de ces mêmes particules en présence d'air, les particules circulant en continu entre ces deux zones de réduction et d'oxydation.Mixtures of natural metal oxides from ores with nickel oxide have also been studied. Thus, a mixture of natural ilmenite and nickel oxide has been tested by Rydén et al. in the context of a CLC process, in particular for the combustion of methane (Rydén M. et al., Fuel 2010, 89, pp. 3523-3533) . It appears that important transformations of the ilmenite structure occur, including a decrease in density and an increase in the porosity of the metal oxide, which may affect the lifetime of the particles. Problems of agglomeration and sintering of the particles, causing shutdowns of the CLC installation, have also been noted. These problems seriously question the value of using such a mixture as an oxygen carrier in a CLC process. The use of a mixture of natural hematite and nickel oxide has also been tested by Chen et al. (Chen, et al., Chen, et al. et al., Journal of Fuel Chemistry and Technology 2012, 40, 267-272). However, this process is limited to the combustion of the coal, and the reactivity of the mixture differs according to the methods of preparation of the mixture, with the appearance of a blockage of the porosity in certain cases. According to this study, the mixture of natural hematite and nickel oxide is obtained either by mechanical mixing or by an impregnation method. In the case of the impregnation carried out with a solution of nickel nitrate on natural hematite, the mixture shows a low surface area suggesting that the effect on the performance of reactions can not be significant. Moreover, the impregnation on the natural hematite particles, showing an 80% Fe203 hematite content, makes it possible to form nickel oxide particles on the hematite particles, but also results in a reaction with the elements. already present to form a stable phase, such as spinel NiA1204. Another undesirable effect of the impregnation carried out is the dissolution of a fraction of the iron by the impregnating solution (the Fe / Si ratio is modified). These two effects, the appearance of a stable phase and the dissolution of the oxygen carrier, result in the decrease of the mass concentration of active sites supplying oxygen to the system. In the case of a mechanical mixture of natural hematite and nickel oxide, problems of stability and sintering under reducing conditions, particularly related to the use of natural hematite, are expected. In all cases, the mixture studied by Chen et al. poses problems of chemical interaction with the refractory materials related to the diffusion of iron at the temperatures used in the CLC processes. There is therefore a need to provide a high-performance CLC process which, in particular, enables high CO2 capture, suitable for the treatment of all types of hydrocarbon feeds, whether solid, liquid or gaseous, and which uses a material as an oxidation active mass. low cost, and meeting environmental standards in terms of toxicity and reducing emissions. OBJECTS AND SUMMARY OF THE INVENTION Applicants have revealed that an oxido-reducing mass comprising a natural manganese ore commonly called pyrolusite and usually used for metallurgical production, once enriched with small amounts of nickel Ni, and comprising a mixed nickel-manganese metal oxide in the form of spinel can, after an activation phase, be used in a redox loop combustion process, in particular for the sequestration of CO2. The use of such a reductive mass makes it possible to meet, at least in part, the needs of the prior art as described above. The invention consists in providing and using a mixture comprising natural manganese ores, containing mainly MnO2 at the origin, which are enriched in Ni and mixed nickel-manganese metal oxides crystallized according to the spinel structure, as a mass redox active agent for oxidation-reduction process in chemical loop. The redox active mass is in the form of particles whose size makes it possible to obtain easy flow and transport properties. It is activated by a rise in temperature under an oxidizing atmosphere, and is used in a chemical loop combustion plant comprising a reduction zone in which the fuel is oxidized by the oxygen supplied by reduction of the particles, and an oxidation zone. of these same particles in the presence of air, the particles circulating continuously between these two zones of reduction and oxidation.

Le procédé permet d'effectuer la combustion du combustible et notamment de produire des fumées concentrées en CO2 exemptes d'azote facilitant la séquestration du CO2. Le mélange de minerai naturel de manganèse enrichi en Ni et d'un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon une structure spinelle selon l'invention (masse oxydo- réductrice), une fois activé, est particulièrement intéressant, car il possède une grande capacité de transport d'oxygène, des propriétés cinétiques permettant des réactions rapides, il n'est pas sensible au soufre que pourrait contenir le combustible, il permet de respecter les normes environnementales concernant la toxicité et les émissions, et il permet de fournir un procédé performant, notamment en termes de chimie et de résistance thermomécanique, pour un éventail large de types de charges hydrocarbonées, en particulier pour la combustion de charges gazeuses telles que le méthane. La masse active oxydo-réductrice selon l'invention est particulièrement bien adaptée à la combustion de charges gazeuses, notamment du fait du pouvoir catalytique de la masse oxydo-réductrice associé à l'enrichissement en Ni et à la présence d'oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon une structure spinelle. Ce pouvoir catalytique permet de décomposer les charges hydrocarbonées gazeuses en gaz de synthèse lors des réactions de reformage du gaz dit "à la vapeur" avec H20 et reformage dit "à sec" avec du CO2. En outre, la masse active oxydo-réductrice selon l'invention présente une faible tendance à l'agglomération.The process makes it possible to carry out the combustion of the fuel, and in particular to produce nitrogen-free concentrated CO2 fumes that facilitate the sequestration of CO2. The mixture of natural ore enriched with Ni and a mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to a spinel structure according to the invention (redox mass), once activated, is particularly interesting because it has a large capacity Oxygen transport, kinetic properties allow rapid reactions, it is not sensitive to sulfur that could contain the fuel, it meets the environmental standards for toxicity and emissions, and it provides a powerful process , especially in terms of chemistry and thermomechanical resistance, for a wide range of types of hydrocarbon feeds, in particular for the combustion of gaseous feeds such as methane. The oxido-reducing active mass according to the invention is particularly well suited to the combustion of gaseous feeds, in particular because of the catalytic power of the redox mass associated with the enrichment of Ni and the presence of mixed nickel metal oxides. -manganese crystallized according to a spinel structure. This catalytic power makes it possible to decompose the gaseous hydrocarbon feeds into synthesis gas during reforming reactions of the so-called "steam" gas with H 2 O and "dry" reforming with CO2. In addition, the redox active mass according to the invention has a low tendency to agglomeration.

Selon l'invention, les charges hydrocarbonées gazeuses, comprennent les charges hydrocarbonées sous forme de gaz, les charges liquides après vaporisation, et les hydrocarbures volatils de charges solides.According to the invention, the gaseous hydrocarbon feedstocks comprise the hydrocarbon feeds in the form of gas, the liquid feeds after vaporization, and the volatile hydrocarbons of solid feedstocks.

Les charges hydrocarbonées utilisées en tant que combustible dans le procédé de combustion selon l'invention peuvent être d'origine fossile, provenir de la biomasse, ou être des combustibles de synthèse.The hydrocarbon feedstocks used as fuel in the combustion process according to the invention may be of fossil origin, come from biomass, or be synthetic fuels.

De manière générale, l'invention concerne une masse active oxydo-réductrice pour procédé d'oxydo-réduction en boucle chimique (CLC) comprenant: un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02, ledit minerai étant enrichi en nickel Ni, et un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle, ladite masse se présentant sous forme de particules. De manière préférée, la masse active oxydo-réductrice comprend de 0,1 % à 10 % massique de Ni élémentaire. De manière préférée, la teneur initiale en Mn02 du minerai de manganèse de type pyrolusite est comprise entre 70 % et 90 % massique, plus préférentiellement comprise entre 76 % et 15 82 % massique. L'oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle répond de préférence à la formule NiMn204 ou MnNi204, de préférence à la formule NiMn204. Selon un mode de réalisation de l'invention, la masse active oxydo-réductrice comprend un mélange de particules du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et de particules 20 de NiO. De manière préférée, la masse active oxydo-réductrice a une granulométrie telle que plus de 90 % des particules de la masse active ont une taille comprise entre 100 pm et 500 pm, de préférence comprise entre 150 pm et 300 pm L'invention concerne également un procédé de combustion de charges hydrocarbonées 25 solides, liquides ou gazeuses par oxydo-réduction en boucle chimique utilisant cette masse active oxydo-réductrice. De manière préférée, la masse active oxydo-réductrice est soumise à un traitement thermique à haute température, de préférence à une température comprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée de préférence comprise entre 0,5 heure et 10 jours. 30 Selon un mode de réalisation, le traitement thermique de la masse active oxydo-réductrice est réalisé in situ dans une installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre. Selon un autre mode de réalisation, le traitement thermique de la masse active oxydoréductrice est réalisé ex situ en dehors d'une installation de combustion en boucle chimique 35 dans laquelle le procédé est mis en oeuvre.In general, the invention relates to an oxido-reducing active mass for a chemical loop-redox process (CLC) comprising: a natural pyrolusite-type manganese ore initially comprising at least 60% by mass of MnO 2, said ore being enriched nickel Ni, and a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure, said mass being in the form of particles. Preferably, the oxido-reducing active mass comprises from 0.1% to 10% by mass of elemental Ni. Preferably, the initial MnO 2 content of the pyrolusite-type manganese ore is between 70% and 90% by weight, more preferably between 76% and 82% by weight. The mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure preferably corresponds to the formula NiMn 2 O 4 or MnNi 2 O 4, preferably to the formula NiMn 2 O 4. According to one embodiment of the invention, the redox active mass comprises a mixture of particles of natural pyrolusite-type manganese ore and NiO particles. Preferably, the oxido-reducing active mass has a particle size such that more than 90% of the particles of the active mass have a size of between 100 μm and 500 μm, preferably between 150 μm and 300 μm. The invention also relates to a process for burning solid, liquid or gaseous hydrocarbon feeds by chemical loop-redox using this oxido-reducing active mass. Preferably, the redox active mass is subjected to a heat treatment at a high temperature, preferably at a temperature of between 800 ° C. and 1200 ° C., for a duration of preferably between 0.5 hours and 10 days. According to one embodiment, the heat treatment of the redox active mass is carried out in situ in a chemical loop combustion plant in which the process is carried out. According to another embodiment, the heat treatment of the oxidoreductive active mass is carried out ex situ outside a chemical loop combustion plant 35 in which the process is implemented.

De manière préférée, la masse active est mise sous forme de particules ayant une granulométrie adaptée à une mise en oeuvre en lit fluidisé. De manière avantageuse, le minerai naturel de manganèse est préalablement broyé et tamisé afin d'obtenir des particules de granulométrie compatible avec une mise en oeuvre en lit fluidisé, et le nickel provient de l'oxyde de nickel NiO choisi tel qu'il soit sous forme de particules de granulométrie également compatible avec une mise en oeuvre en lit fluidisé. Selon un mode de réalisation du procédé: - on met en contact, dans une première zone de réaction opérant en lit fluidisé dense, les charges hydrocarbonées, avec les particules de la masse active oxydo-réductrice; - on effectue, dans une seconde zone de réaction, une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction en présence des particules de la masse active oxydo-réductrice; - on effectue, dans une première zone de division opérant en lit fluidisé, une division du flux de particules de la masse active issu de la seconde zone de réaction en un premier sous-flux allant de nouveau dans la seconde zone de réaction et un deuxième sous-flux allant dans une zone d'oxydation; - on effectue une réoxydation des particules de la masse active dans la zone d'oxydation avant de les renvoyer vers la première zone de réaction; - on effectue, dans une deuxième zone de division opérant en lit fluidisé, une division du flux de particules de la masse active issu de la zone d'oxydation en un troisième sous- flux allant de nouveau dans la zone d'oxydation et un quatrième sous-flux allant dans la première zone de réaction. La granulométrie des particules de NiO peut être différente de la granulométrie des particules de minerai naturel de manganèse telle que la taille des particules de NiO soit supérieure ou inférieure à celle des particules de minerai naturel de manganèse. Dans ce cas, le procédé peut comprendre les étapes suivantes: - on met en contact, dans une première zone de réaction opérant en lit fluidisé dense, les charges hydrocarbonées avec les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO; - on effectue, dans une seconde zone de réaction, une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction en présence des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et des particules de NiO; - on sépare, dans une zone de séparation, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO au sein d'un mélange issu de la zone comprenant du gaz de combustion, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO; - on effectue une ré-oxydation des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite dans une zone d'oxydation avant de les renvoyer vers la première zone de réaction. De manière préférée, la masse active d'oxydo-réduction est activée par une montée progressive en température sous atmosphère oxydante jusqu'à une température supérieure ou égale à 600°C, de préférence supérieure ou égale à 800°C, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 900°C.In a preferred manner, the active mass is put into the form of particles having a particle size suitable for use in a fluidized bed. Advantageously, the natural manganese ore is previously ground and sieved in order to obtain particles of particle size compatible with a fluidized bed implementation, and the nickel comes from nickel oxide NiO chosen as it is under particle size particle size also compatible with a fluidized bed implementation. According to one embodiment of the process: - in a first reaction zone operating in a dense fluidized bed, the hydrocarbon feeds are brought into contact with the particles of the oxido-reducing active mass; in a second reaction zone, a combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone is carried out in the presence of the particles of the oxido-reducing active mass; in a first division zone operating in a fluidized bed, the particle stream of the active mass coming from the second reaction zone is divided into a first sub-flow going back into the second reaction zone and a second sub-flow going into an oxidation zone; the particles of the active mass are reoxidized in the oxidation zone before being returned to the first reaction zone; in a second division zone operating in a fluidized bed, a division of the particle stream of the active mass coming from the oxidation zone into a third sub-flow going back into the oxidation zone and a fourth sub-flow going into the first reaction zone. The particle size of the NiO particles may be different from the particle size of the natural manganese ore particles such that the size of the NiO particles is greater or smaller than that of the natural manganese ore particles. In this case, the process may comprise the following steps: - contacting, in a first reaction zone operating in a dense fluidized bed, the hydrocarbon feeds with the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and the NiO particles; in a second reaction zone, a combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone is carried out in the presence of particles of pyrolusite-type natural ore of manganese and particles of NiO; separating, in a zone of separation, the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and the particles of NiO within a mixture resulting from the zone comprising flue gas, the particles of natural ore of manganese type pyrolusite and NiO particles; the pyrolusite-type natural manganese ore particles are re-oxidized in an oxidation zone before being returned to the first reaction zone. Preferably, the active oxidation-reduction mass is activated by a gradual rise in temperature under an oxidizing atmosphere to a temperature greater than or equal to 600 ° C., preferably greater than or equal to 800 ° C., and even more preferably higher. or equal to 900 ° C.

Cette montée progressive en température sous atmosphère oxydante peut être réalisée à une vitesse comprise entre 5°C/h et 100°C/h. De manière préférée, la masse active oxydo-réductrice est activée dans une installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre. De manière préférée, la masse active d'oxydo-réduction peut être utilisée pour la combustion d'hydrocarbures gazeux. Avantageusement, la masse active oxydo-réductrice peut être réduite au contact des charges hydrocarbonées dans une zone de réduction de la boucle chimique, et le débit de circulation de la masse active oxydo-réductrice mesuré à l'entrée de ladite zone de réduction peut être compris entre 30 et 100 kg/h par kg/h d'oxygène consommé dans la zone de réduction. De manière avantageuse, la réduction de la masse active oxydo-réductrice au contact des charges hydrocarbonées est effectuée à une température comprise entre 600°C et 1400°C. De préférence, la combustion est totale et le procédé selon l'invention est utilisé pour le captage du CO2.This progressive rise in temperature under an oxidizing atmosphere can be carried out at a speed of between 5 ° C./h and 100 ° C./h. Preferably, the oxido-reducing active mass is activated in a chemical loop combustion plant in which the process is implemented. Preferably, the oxidation-reduction active mass can be used for the combustion of gaseous hydrocarbons. Advantageously, the oxido-reducing active mass can be reduced in contact with the hydrocarbon feedstocks in a reduction zone of the chemical loop, and the flow rate of the oxido-reducing active mass measured at the inlet of said reduction zone can be between 30 and 100 kg / h per kg / h of oxygen consumed in the reduction zone. Advantageously, the reduction of the oxido-reducing active mass in contact with the hydrocarbon feeds is carried out at a temperature of between 600 ° C. and 1400 ° C. Preferably, the combustion is complete and the method according to the invention is used for the capture of CO2.

L'invention concerne encore un procédé de préparation d'une masse active oxydo-réductrice selon l'invention, dans lequel on enrichit en nickel un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02 avec de l'oxyde de nickel NiO, et on expose ledit minerai enrichi en nickel à une température comprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée comprise entre 0,5 heure et 10 jours.The invention also relates to a process for the preparation of an oxido-reducing active mass according to the invention, in which nickel is enriched with a pyrolusite-type natural manganese ore initially comprising at least 60% by weight of MnO 2 with oxide. NiO nickel, and said nickel-enriched ore is exposed at a temperature between 800 ° C and 1200 ° C, for a period between 0.5 hours and 10 days.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples ci-après, nullement limitatifs, et illustrés par les figures annexées.35 Brève description des figures La figure 1 est un schéma illustrant la mise en oeuvre du procédé CLC selon un premier mode de réalisation de l'invention.The present invention will be better understood and its advantages will appear more clearly on reading the following description and examples, which are in no way limiting, and illustrated by the appended figures. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a diagram illustrating the implementation of FIG. implementation of the CLC method according to a first embodiment of the invention.

La figure 2 est un schéma illustrant un deuxième mode de réalisation du procédé CLC selon l'invention. La figure 3 est un schéma illustrant un troisième mode de réalisation du procédé CLC selon l'invention. La figure 4 est un diagramme représentant le taux de conversion normalisé Xc du méthane en fonction du nombre N de cycles d'oxydo-réduction dans un procédé CLC utilisant des particules de pyrolusite seules en tant que masse active oxydo-réductrice (exemple 1). La figure 5 est un diagramme représentant l'évolution en fonction du temps des concentrations des gaz mesurées (CH4, CO, CO2) à la sortie du réacteur lors de la phase de réduction au CH4 du dixième cycle réduction d'oxydo-réduction, dans le cas de l'utilisation de particules de pyrolusite seules en tant que masse active oxydo-réductrice (exemple 1). Les figures 6A, 6B, 6C et 6D sont des diffractogrammes obtenus par diffractométrie de rayons X (DRX) pour différentes préparations comprenant un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite enrichi en Ni avec du NiO, et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle (exemple 2).FIG. 2 is a diagram illustrating a second embodiment of the CLC method according to the invention. Figure 3 is a diagram illustrating a third embodiment of the CLC process according to the invention. Fig. 4 is a diagram showing the normalized conversion rate Xc of methane versus the number N of oxidation reduction rings in a CLC process using pyrolusite particles alone as the redox active mass (Example 1). FIG. 5 is a diagram showing the evolution as a function of time of the measured gas concentrations (CH4, CO, CO2) at the outlet of the reactor during the reduction phase with CH4 of the tenth reduction cycle of oxidation-reduction, in the case of the use of pyrolusite particles alone as an oxido-reducing active mass (Example 1). FIGS. 6A, 6B, 6C and 6D are diffractograms obtained by X-ray diffractometry (XRD) for various preparations comprising a natural Ni-enriched pyrolusite-type ore with NiO, and nickel-manganese mixed metal oxides crystallized according to FIG. the spinel structure (Example 2).

La figure 7 est un diffractogramme obtenu par DRX sur un échantillon d'une masse oxydo- réductrice selon l'invention comprenant de la pyrolusite enrichie en nickel et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle (exemple 3). La figure 8 est un diagramme représentant le taux de conversion normalisé Xc du méthane en fonction du nombre N de cycles d'oxydo-réduction dans un procédé CLC utilisant la masse active oxydo-réductrice selon l'invention comprenant de la pyrolusite enrichie en nickel et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle (exemple 3). La figure 9 est un diagramme représentant l'évolution en fonction du temps des concentrations des gaz mesurées (CH4, CO, CO2) à la sortie du réacteur lors de la phase de réduction au CH4 du dixième cycle d'oxydo-réduction, dans le cas de l'utilisation d'une masse active selon l'invention comprenant de la pyrolusite enrichie en nickel et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle (exemple 3). Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou 35 analogues.FIG. 7 is a diffractogram obtained by XRD on a sample of a redox mass according to the invention comprising nickel-enriched pyrolusite and nickel-manganese mixed metal oxides crystallized according to the spinel structure (Example 3). FIG. 8 is a diagram representing the standardized conversion rate Xc of methane as a function of the number N of oxidation-reduction cycles in a CLC process using the oxidoreductive active mass according to the invention comprising pyrolusite enriched in nickel and mixed nickel-manganese metal oxides crystallized according to the spinel structure (Example 3). FIG. 9 is a diagram showing the evolution as a function of time of the measured gas concentrations (CH4, CO, CO2) at the outlet of the reactor during the reduction phase at CH4 of the tenth oxidation-reduction cycle, in the case of the use of an active mass according to the invention comprising nickel-enriched pyrolusite and mixed nickel-manganese metal oxides crystallized according to the spinel structure (Example 3). In the figures, the same references designate identical or similar elements.

Description de l'invention L'invention concerne une masse active oxydo-réductrice pour procédé d'oxydo-réduction en boucle chimique à base d'un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02, ledit minerai étant enrichi en nickel, et à base d'un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle. La masse active se présente sous forme de particules. Dans la présente description, l'expression "enrichi en nickel" fait référence sans distinction à 10 l'enrichissement en nickel du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite ou de la masse active oxydo-réductrice. De préférence, la quantité de nickel élémentaire dans la masse active oxydo-réductrice est comprise entre 0,1 et 10 % massique, de manière préférée de 0,1 % massique à 5 ')/0 15 massique, de manière plus préférée de 0,5 % massique à 5 % massique, de manière encore plus préférée de 1 % à 5 % massique, et encore plus préférée de 1 % massique à 2 ')/0 massique. Le nickel peut être présent sous différentes formes dans la masse active oxydoréductrice, en particulier sous une forme stabilisée avec l'oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle, mais également sous forme d'oxyde NiO. 20 Le nickel permettant d'enrichir le minerai naturel de manganèse de type pyrolusite provient de préférence de l'oxyde de nickel NiO. La quantité initiale de NiO utilisée pour préparer la masse active est telle que la quantité de nickel élémentaire dans la masse active oxydo-réductrice est de préférence comprise 0,1 et 25 10 % massique et dans les gammes préférentielles citées ci-dessus. Par quantité initiale de NiO dans la masse active oxydo-réductrice, on entend la quantité de NiO utilisée pour la préparation de la masse active oxydo-réductrice, en l'occurrence la quantité de NiO utilisée pour enrichir en nickel le minerai naturel de manganèse de type pyrolusite. Il est un avantage d'utiliser de faibles quantités initiales de NiO pour préparer la masse active oxydo-réductrice 30 afin de réduire les coûts liés à ladite préparation et respecter les normes environnementales en termes de toxicité et d'émissions réductrices. De préférence, la quantité initiale d'oxyde de nickel de la masse active varie de 0,1 % massique à 10 % massique dans la masse oxydo-réductrice, de manière préférée de 0,1 % massique à 5 % massique, de manière plus préférée de 0,5 % massique à 5 % massique, de manière encore plus préférée de 1 % à 5 % 35 massique, et encore plus préférée de 1 % massique à 2 % massique.Description of the Invention The invention relates to an oxido-reducing active mass for a chemical-loop oxidation-reduction process based on a pyrolusite-type natural ore of manganese initially comprising at least 60% by mass of MnO 2, said ore being enriched in nickel, and based on a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure. The active mass is in the form of particles. In the present description, the term "nickel enriched" refers without distinction to the nickel enrichment of the natural pyrolusite ore or the redox active mass. Preferably, the amount of elemental nickel in the oxido-reducing active mass is between 0.1 and 10% by weight, preferably from 0.1% by mass to 5% by weight, more preferably from 0 to 10% by weight. , 5% by mass at 5% by mass, more preferably from 1% to 5% by weight, and even more preferably from 1% by mass to 2% by weight. Nickel may be present in various forms in the oxidoreductive active mass, in particular in a form stabilized with the mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure, but also in the form of NiO oxide. The nickel for enriching the natural pyrolusite-type manganese ore is preferably nickel oxide NiO. The initial amount of NiO used to prepare the active mass is such that the amount of elemental nickel in the oxido-reducing active mass is preferably from 0.1 to 10% by weight and in the preferred ranges mentioned above. By initial quantity of NiO in the redox active mass, we mean the amount of NiO used for the preparation of the redox active mass, in this case the amount of NiO used to enrich the nickel in the natural manganese ore. pyrolusite type. It is an advantage to use low initial amounts of NiO to prepare the redox active mass to reduce the costs associated with said preparation and meet environmental standards in terms of toxicity and reducing emissions. Preferably, the initial amount of nickel oxide of the active mass varies from 0.1% by weight to 10% by weight in the redox mass, preferably from 0.1% by mass to 5% by mass, more preferably preferably from 0.5 wt% to 5 wt%, even more preferably from 1 wt% to 5 wt%, and even more preferably from 1 wt% to 2 wt%.

De préférence, la teneur initiale en Mn02 (avant introduction des particules dans la boucle chimique) est comprise entre 70 % et 90 % massique, et de manière très préférée entre 76 % et 82 % massique, qui correspond à la pyrolusite de qualité métallurgique disponible commercialement. Dans le cas de la conversion des charges hydrocarbonées gazeuses dans un procédé CLC, deux étapes peuvent être distinguées. Tout d'abord, la molécule d'hydrocarbure est transformée en un gaz de synthèse sur le porteur d'oxygène selon l'équation (3), puis le gaz de synthèse formé est oxydé sur le porteur d'oxygène en CO et H2 selon les équations (4) et (5). Les réactions de conversion du gaz de synthèse (équations (4) et (5)) présentent une cinétique très élevée en comparaison à la réaction de formation de ce gaz de synthèse (équation (3)).Preferably, the initial content of MnO 2 (before introduction of the particles into the chemical loop) is between 70% and 90% by mass, and very preferably between 76% and 82% by mass, which corresponds to the metallurgical quality pyrolusite available. commercially. In the case of the conversion of gaseous hydrocarbon feedstocks in a CLC process, two steps can be distinguished. First of all, the hydrocarbon molecule is converted into a synthesis gas on the oxygen carrier according to equation (3), and the synthesis gas formed is then oxidized on the CO and H2 oxygen carrier according to equations (4) and (5). Synthesis gas conversion reactions (equations (4) and (5)) exhibit very high kinetics compared to the formation reaction of this synthesis gas (equation (3)).

C 'H + nMnx0 y -> nC0 41112 112 nAdnx (3) CO + MnO --> CO2 ± Mnx0 (4) H2 + MnOy ----> H20 ± Mnx (5) La présence de nickel dans la masse active oxydo-réductrice, avec l'enrichissement de la masse active avec de faibles quantités de NiO et la présence d'un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle, permet d'accélérer la réaction de formation du gaz de synthèse selon les équations (6) et (7) ci-dessous. C nH ', + nH 20 <--2->nC0 + (n+-m )H, (6) 2 - C ,,H ', + nCO2<-1111->2nC0 + H, (7) 2 - Préparation et activation de la masse oxvdo-réductrice pour procédé CLC selon l'invention Minerai naturel de manganèse Le manganèse est présent naturellement sous forme de minerais. Plus de 300 minerais sont aujourd'hui connus pour contenir du manganèse, mais seule une trentaine sont exploités pour le manganèse qu'ils contiennent. Le tableau ci-dessous répertorie les plus couramment utilisés, leur formule chimique, ainsi que leur teneur moyenne en manganèse en %: Pyrolusite Mn02 63,2 Braunite 3(Mn,Fe)203.MnSiO3 48,9 - 56,1 Braunite II 7(Mn,Fe)203.CaSiO3 52,6 Manganite yMn0OH 62,5 Psilomelane (K,Ba)(Mn2+Mn4)8016(OH)4 48,6 -49,6 Cryptomelane (K,Ba)Mn8016xH20 55,8 - 56,8 Hollandite (Ba,K)Mn8016xH20 42,5 Todorokite (Ca,Na,K)(Mn2+Mn4+)6012xH20 49,4 - 52,2 Hausmannite (Mn,Fe)304 64,8 Jacobsite Fe2Mn04 23,8 Bixbyite (Mn,Fe)203 55,6 Rhodochrosite MnCO3 47,6 La pyrolusite est donc une variété naturelle de dioxyde de manganèse, Mn02, aussi connue sous le nom oxyde de manganèse (IV). De manière générale, la concentration en Mn02 de la pyrolusite naturelle extraite des mines de pyrolusite actuellement exploitées est supérieure ou égale à une concentration de l'ordre de 60 % massique de Mn02. Plusieurs qualités commerciales de Mn02 naturel sont disponibles : - pyrolusite (minerai et concentré) de qualité métallurgique (Mn02 76 % à 82 % - Mn02 de qualité chimique (Mn02 82 % à 85 %) ; - Mn02 à haute pureté (93 %) pour la fabrication de piles standards. Selon l'invention, la pyrolusite est utilisée en association avec du NiO et un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle en tant que masse active oxydo-réductrice pour procédé d'oxydo-réduction en boucle chimique. Afin d'obtenir des propriétés de réactivité et de capacité de transport d'oxygène suffisante pour le procédé, celle-ci doit comprendre initialement au moins 60 % massique de Mn02. De manière préférée, la teneur initiale en Mn02 est comprise entre 70 % et 90 % massique, et de manière très préférée entre 76 % et 82 % massique.## STR2 ## The presence of nickel in the oxidation active mass is shown in FIG. 3. CO + MnO 2 -> CO2 ± Mn 2 O (4) H 2 + MnOy ----> H 2 O + Mn × (5) -Réductrice, with the enrichment of the active mass with small amounts of NiO and the presence of a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure, allows to accelerate the reaction of formation of the synthesis gas according to the equations (6) and (7) below. ## STR5 ## and activation of the oxido-reducing mass for CLC process according to the invention Natural manganese ore Manganese is naturally present in the form of ores. More than 300 ores are now known to contain manganese, but only about thirty are exploited for the manganese they contain. The table below lists the most commonly used, their chemical formula, as well as their average manganese content in%: Pyrolusite Mn02 63.2 Braunite 3 (Mn, Fe) 203.MnSiO3 48.9 - 56.1 Braunite II 7 (Mn, Fe) 203.CaSiO3 52.6 Manganite yMnOOH 62.5 Psilomelane (K, Ba) (Mn 2 + Mn 4) 8016 (OH) 4 48.6 -49.6 Cryptomelane (K, Ba) Mn 80 O x H 2 O 55.8 - 56.8 Hollandite (Ba, K) Mn8016xH2O 42.5 Todorokite (Ca, Na, K) (Mn2 + Mn4 +) 6012xH2O 49.4 - 52.2 Hausmannite (Mn, Fe) 304 64.8 Jacobsite Fe2MnO4 23.8 Bixbyite (Mn, Fe) 203 55.6 Rhodochrosite MnCO3 47.6 Pyrolusite is therefore a natural variety of manganese dioxide, MnO2, also known as manganese (IV) oxide. In general, the MnO 2 concentration of the natural pyrolusite extracted from the pyrolusite mines currently exploited is greater than or equal to a concentration of about 60% by mass of MnO 2. Several commercial grades of natural MnO2 are available: - pyrolusite (ore and concentrate) metallurgical grade (MnO2 76% to 82% - MnO2 chemical grade (MnO2 82% to 85%); - MnO2 high purity (93%) for manufacture of standard batteries According to the invention, the pyrolusite is used in combination with NiO and a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure as an oxido-reducing active mass for a loop redox process In order to obtain properties of reactivity and sufficient oxygen transport capacity for the process, this must initially comprise at least 60% by weight of MnO 2, and preferably the initial content of MnO 2 is between 70% and 70% by weight. % and 90% by weight, and very preferably between 76% and 82% by weight.

Enrichissement de la masse active en nickel L'enrichissement de la masse active en nickel peut être effectué de différentes manières.Enrichment of the nickel active mass The enrichment of the active nickel mass can be carried out in different ways.

De manière préférée, la masse active comprend un mélange de particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et de particules de NiO. L'enrichissement consiste dans ce cas à mélanger mécaniquement des particules de pyrolusite et des particules d'oxyde de nickel. Le NiO peut dans ce cas être mis en forme sur un support solide d'alumine et/ou de silice, par exemple sous la forme d'un spinelle NiO/NiA1204. Outre l'alumine où il est avantageusement formé un spinelle qui stabilise le support vis à vis de la migration du NiO, il est également possible d'utiliser des supports à base d'oxyde de cérium, de zircon, de silice, de rutile, de cordiérite ou une structure résultant des oxydes précités avec le NiO. Ces supports ont avantageusement les points communs d'une bonne tenue en température et d'un bon comportement vis à vis de l'attrition. De manière alternative, la masse active comprenant le minerai naturel de manganèse peut être enrichie en nickel en mettant en forme du NiO directement sur l'oxyde de manganèse ou en synthétisant un matériau mixte oxyde de manganèse de type pyrolusite/oxyde de nickel, selon plusieurs techniques bien connues de l'homme du métier. A titre d'exemples non limitatifs, on peut citer les techniques suivantes: imprégnation à sec ou en excès utilisant des précurseurs de nickel. La méthode d'imprégnation à sec (ou 'incipient wetness' selon la terminologie anglo-saxonne) peut être utilisée de manière avantageuse afin de conserver la distribution en taille initiale des particules, mais tout autre type d'imprégnation peut être utilisé, notamment imprégnation en excès. mise en forme de type charge liant de particules de nickel et/ou pyrolusite. Cette méthode consiste par exemple à mettre en présence les particules de nickel et/ou de pyrolusite dans une suspension contenant également une ou plusieurs espèces organiques ou inorganiques dont la fonction est d'assurer la cohésion de l'édifice résultant de la mise en forme et de la calcination consécutive, d'où la dénomination de liant donnée à ces espèces. Cette suspension est généralement, mais pas exclusivement, aqueuse. La teneur en solvant, en général de l'eau, dépend de la mise en forme choisie : extrusion, "oil drop", atomisation ("spray drying" en anglais).Preferably, the active mass comprises a mixture of particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and NiO particles. The enrichment consists in this case in mechanically mixing pyrolusite particles and nickel oxide particles. The NiO may in this case be shaped on a solid support of alumina and / or silica, for example in the form of a NiO / NiAlO spinel. In addition to alumina, where spinel is advantageously formed which stabilizes the support with respect to the migration of NiO, it is also possible to use supports based on cerium oxide, zircon, silica, rutile, of cordierite or a structure resulting from the above-mentioned oxides with NiO. These supports advantageously have the common points of good temperature resistance and good behavior with respect to attrition. Alternatively, the active mass comprising the natural manganese ore can be enriched in nickel by forming NiO directly on the manganese oxide or by synthesizing a mixed material manganese oxide pyrolusite type / nickel oxide, according to several techniques well known to those skilled in the art. By way of non-limiting examples, mention may be made of the following techniques: dry or excess impregnation using nickel precursors. The method of dry impregnation (or "incipient wetness" according to the English terminology) can be used advantageously to maintain the initial particle size distribution, but any other type of impregnation can be used, including impregnation in excess. Binder charge forming of nickel particles and / or pyrolusite. This method consists, for example, in bringing the particles of nickel and / or pyrolusite in the presence of a suspension also containing one or more organic or inorganic species whose function is to ensure the cohesion of the building resulting from the shaping and consecutive calcination, hence the name of binder given to these species. This suspension is generally, but not exclusively, aqueous. The solvent content, in general of the water, depends on the chosen shaping: extrusion, "oil drop", atomization ("spray drying" in English).

L'objet résultant de la mise en forme nécessite en général une cuisson ou calcination pour disposer de ses propriétés thermomécaniques complètes. Les conditions de cuisson dépendent du liant utilisé. D'une façon générale, on pourra utiliser de la bohémite peptisée comme liant inorganique. co-précipitation de particules de nickel et de pyrolusite. Selon cette voie de synthèse, des précurseurs de chacune des phases visées sont mis en solution, par exemple, mais pas exclusivement, en solution aqueuse. L'utilisation d'autres media comme par exemple l'éthanol est possible. Des précurseurs tels que des sels de manganèses et des sels de nickels peuvent être choisis. Il est préférable que les contre-ions soient les plus proches possibles. Il est par exemple avantageux de dissoudre des sels de nitrates de chacune des espèces choisies. Ces sels peuvent être choisis dans la liste suivante donnée à titre d'exemples et non limitative: des chlorures, des nitrates, des sulfates, des carbonates. De manière préférée, et pour une meilleure dispersion des phases formées, et donc une meilleure homogénéité du matériau, on s'efforcera de dissoudre ces espèces dans la même solution aqueuse. Il est également possible de réaliser cette synthèse en utilisant des solutions séparées. La ou les solutions comprenant les sels des précurseurs dissous sont ajoutées progressivement dans un milieu dont le pH et la composition sont ajustés de telle sorte que chacune des espèces en solution précipite, par exemple sous la forme d'hydroxyde. Lorsque les espèces précipitent ensemble, il y a co-précipitation. Les précipités formés peuvent être récupérés par filtration puis traités en température pour faire apparaitre les phases recherchées. Cette voie de synthèse peut être réalisée en mettant en présence un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et un précipité de nickel pour former un composé nickel-manganèse après traitement thermique. synthèse par voie résine, dite "chimie douce". Cette voie de synthèse consiste à former des résines organométalliques par chélation de métaux par des composés organiques protiques. On peut ainsi, par exemple, dissoudre un métal ou un sel métallique dans un acide organique de type acide citrique dont la fonction oxyde carboxylique (sous forme carboxylate après dissolution du métal ou du sel) a la capacité d'induire la chélation d'un ion métallique. On parle alors plus spécifiquement de "voie citrate". Il en résulte la formation d'une résine dont la viscosité augmente à mesure que l'excès d'acide s'évapore. La phase visée est obtenue par traitement thermique sous air de la résine à une température telle que l'on aura élimination de la composante organique de la résine, ne laissant plus qu'en présence les espèces inorganiques, i.e. les métaux qui vont ensuite réagir pour former la phase souhaitée.The object resulting from the shaping usually requires cooking or calcination to have its full thermomechanical properties. The cooking conditions depend on the binder used. In general, we can use the peptized bohemite as inorganic binder. co-precipitation of nickel particles and pyrolusite. According to this synthesis route, precursors of each of the targeted phases are dissolved, for example, but not exclusively, in aqueous solution. The use of other media such as ethanol is possible. Precursors such as manganese salts and nickel salts can be selected. It is preferable that the counterions be as close as possible. It is for example advantageous to dissolve nitrate salts of each of the chosen species. These salts may be chosen from the following list given by way of examples and not limited to: chlorides, nitrates, sulphates, carbonates. Preferably, and for better dispersion of the phases formed, and therefore a better homogeneity of the material, it will be attempted to dissolve these species in the same aqueous solution. It is also possible to carry out this synthesis using separate solutions. The solution (s) comprising the salts of the dissolved precursors are gradually added in a medium whose pH and composition are adjusted so that each of the species in solution precipitates, for example in the form of hydroxide. When species rush together, there is co-precipitation. The precipitates formed can be recovered by filtration and then treated in temperature to reveal the desired phases. This synthetic route can be carried out by bringing into contact a natural pyrolusite-type manganese ore and a nickel precipitate to form a nickel-manganese compound after heat treatment. resin synthesis, called "soft chemistry". This synthetic route consists in forming organometallic resins by chelating metals with protic organic compounds. It is thus possible, for example, to dissolve a metal or a metal salt in an organic acid of citric acid type whose carboxylic oxide function (in carboxylate form after dissolution of the metal or of the salt) has the capacity to induce the chelation of a metal ion. We then speak more specifically of "citrate way". This results in the formation of a resin whose viscosity increases as the excess acid evaporates. The target phase is obtained by heat treatment in air of the resin at a temperature such that the organic component of the resin will be removed, leaving only the inorganic species, ie the metals, which will subsequently react to form the desired phase.

Cette voie de synthèse peut se faire en mettant en présence un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite avec une résine de nickel pour former un composé nickel-manganèse. synthèse par voie céramique. Selon cette voie de synthèse, des poudres d'oxydes précurseurs des phases visées, telles que la pyrolusite et l'oxyde de nickel selon l'invention, sont finement broyées puis intimement mélangées avant de subir un traitement thermique sous air à haute température (typiquement de 800 à 1200°C). La haute température favorise la mobilité atomique des métaux en présence, ce qui autorise la formation de phase d'oxyde mixte.This synthetic route can be done by bringing into contact a natural ore of pyrolusite type manganese with a nickel resin to form a nickel-manganese compound. ceramic synthesis. According to this synthetic route, precursor oxide powders of the targeted phases, such as pyrolusite and nickel oxide according to the invention, are finely ground then intimately mixed before undergoing heat treatment under air at high temperature (typically 800 to 1200 ° C). The high temperature favors the atomic mobility of the metals in the presence, which allows the formation of mixed oxide phase.

Oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle Les demandeurs ont mis en évidence que, de manière inattendue, la présence d'un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle dans la masse active oxydo-réductrice permettait d'améliorer de manière très nette les performances du procédé CLC, et permet notamment une augmentation de la conversion des charges hydrocarbonées gazeuses telles que le méthane en fonction des cycles d'oxydo-réduction, ainsi qu'une stabilisation rapide de cette conversion dès les premiers cycles d'oxydo-réduction. L'oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle répond de préférence à la formule NiMn204 ou MnNi204. De manière préférée, la masse active oxydo- réductrice comprend l'oxyde NiMn204, qui correspond à la forme dite normale de cet oxyde à structure spinelle la plus courante à se former, l'autre forme MnNi204 étant dite forme inverse. Un tel oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle peut être ajouté au minerai naturel de manganèse enrichi en nickel pour former la masse active oxydo-réductrice selon l'invention. Selon_ un mode de réalisation, la masse active contient essentiellement un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite tel que décrit et un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle. Dans ce cas, l'enrichissement en nickel de la masse active oxydo-réductrice consiste essentiellement à fournir un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle à la masse active oxydo-réductrice. De manière préférée, un tel oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle se forme après un traitement thermique à haute température, typiquement réalisé à une température comprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée de préférence comprise entre 30 minutes et 10 jours, de préférence comprise entre quelques heures et quelques dizaines d'heures, par exemple entre 4 heures et 24 heures, à partir d'un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite enrichi en nickel.Mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure The applicants have demonstrated that, unexpectedly, the presence of a mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure in the redox active mass allowed to improve very clearly the performances of the CLC process, and allows in particular an increase in the conversion of gaseous hydrocarbon feedstocks such as methane as a function of the oxidation-reduction cycles, as well as a rapid stabilization of this conversion from the first cycles of 'redox. The mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure preferably corresponds to the formula NiMn 2 O 4 or MnNi 2 O 4. Preferably, the redox active mass comprises oxide NiMn204, which corresponds to the so-called normal form of this oxide with the most common spinel structure to be formed, the other form MnNi204 being said inverse form. Such a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure can be added to the natural nickel enriched manganese ore to form the redox active mass according to the invention. According to one embodiment, the active mass essentially contains a natural manganese ore of the pyrolusite type as described and a mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure. In this case, the nickel enrichment of the redox active mass consists essentially in providing a mixed nickel-manganese metal oxide crystallized according to the spinel structure to the redox active mass. Preferably, such a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure is formed after a high temperature heat treatment, typically carried out at a temperature of between 800 ° C. and 1200 ° C., for a duration preferably of between minutes and 10 days, preferably between a few hours and a few tens of hours, for example between 4 hours and 24 hours, from a natural nickel-enriched pyrolusite-type manganese ore.

Ainsi, la masse active oxydo-réductrice selon l'invention peut être préparée par un enrichissement en nickel d'un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02 avec de l'oxyde de nickel NiO, et une exposition dudit minerai enrichi en nickel à une température comprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée comprise entre 30 minutes et 10 jours, de préférence comprise entre quelques heures et quelques dizaines d'heures, par exemple entre 4 heures et 24 heures. Il est avantageux de réaliser le traitement thermique de la masse active oxydo-réductrice in situ, c'est-à-dire dans l'installation de combustion en boucle chimique, afin de profiter des conditions thermodynamiques de l'installation de combustion et réaliser l'économie de l'énergie nécessaire au traitement thermique pour la formation du spinelle nickel-manganèse. Le traitement thermique de la masse active oxydo-réductrice peut cependant être réalisé ex situ, c'est-à-dire en dehors de l'installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre. Un traitement thermique ex-situ a notamment l'avantage d'éviter la manipulation du nickel sur le site industriel où est mis en oeuvre le procédé CLC, et ainsi de s'affranchir des contraintes liées aux risques sanitaires propres à la manipulation du nickel. D'autre part, un traitement ex-situ permet de fournir une masse oxydo-réductrice déjà activée, et de s'affranchir d'une phase d'activation dans l'installation de combustion.Thus, the oxido-reducing active mass according to the invention can be prepared by nickel enrichment of a pyrolusite-type natural manganese ore initially comprising at least 60% by weight of MnO 2 with nickel oxide NiO, and a exposure of said nickel-enriched ore at a temperature between 800 ° C and 1200 ° C, for a period of between 30 minutes and 10 days, preferably between a few hours and a few tens of hours, for example between 4 hours and 24 hours. hours. It is advantageous to carry out the heat treatment of the redox active mass in situ, that is to say in the chemical loop combustion plant, in order to take advantage of the thermodynamic conditions of the combustion plant and to realize the saving energy required for heat treatment for the formation of nickel-manganese spinel. The heat treatment of the oxido-reducing active mass can, however, be carried out ex situ, that is to say outside the chemical loop combustion plant in which the process is carried out. An ex-situ heat treatment has the particular advantage of avoiding the manipulation of nickel at the industrial site where the CLC process is implemented, and thus to overcome the constraints related to health risks specific to the handling of nickel. On the other hand, an ex-situ treatment makes it possible to provide an already activated redox mass and to avoid an activation phase in the combustion plant.

Cette phase d'activation de la masse oxydo-réductrice, qui permet d'accroître les capacités réactives de la masse, est détaillée plus loin dans la description. De préférence, le traitement thermique du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite enrichi en Ni est réalisé par une montée progressive en température, de manière à atteindre une température comprise entre 800°C et 1200°C. La montée progressive en température est de préférence réalisée à une vitesse comprise entre 5°C/h et 100°C/h, plus préférentiellement à une vitesse comprise entre 10°C/h et 50°C/h. Le traitement thermique permettant de former l'oxyde métallique mixte nickel-manganèse de type spinelle peut également permettre de réaliser l'activation de la masse oxydo-réductrice afin de pouvoir augmenter les capacités réactives de celle-ci. Dans ce cas, en plus des conditions décrites ci-dessus pour le traitement thermique, la montée progressive en température est réalisée de préférence sous atmosphère oxydante, constituée par exemple par de l'air.35 Selon la mise en forme du minerai naturel de manganèse enrichi en nickel, le nickel peut par exemple être présent au coeur de la particule de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite (ex: mise en forme par atomisation ou synthèse céramique de poudres micrométriques par exemple) ou être présent à sa surface (ex: imprégnation). La phase spinelle se forme en général à l'interface entre le nickel et le manganèse. Granulométrie des particules de la masse active Le processus d'extraction du minerai naturel de manganèse comporte généralement une étape de concassage. De façon avantageuse, les fines produites lors de ce concassage initial peuvent être utilisées pour l'application visée par l'invention. Ces fines ont généralement une granulométrie inférieure ou égale à 10 mm. Pour permettre une utilisation optimale dans le procédé CLC, notamment pour faciliter le transport et l'écoulement des particules de la masse active oxydo-réductrice, le minerai naturel de manganèse de type pyrolusite est avantageusement broyé et tamisé afin d'obtenir une granulométrie compatible avec sa mise en oeuvre en lit fluidisé. Lorsque que la masse active comprend un mélange de particules distinctes de pyrolusite et de NiO, l'oxyde de nickel, généralement d'origine synthétique, est avantageusement choisi de manière à ce qu'il soit sous forme de particules de granulométrie également compatible avec une utilisation en lit fluidisé. Dans le cas d'une mise en forme du NiO directement sur la pyrolusite ou de la synthèse d'un matériau mixte minerai de manganèse de type pyrolusite/oxyde de nickel selon les méthodes précitées, la granulométrie des particules à l'issue de la mise en forme ou de la synthèse peut ne pas être celle recherchée, sauf si une technique d'atomisation ("spray drying"), permettant d'obtenir un matériau sous la forme de poudre à une granulométrie désirée, est utilisée. Dans le cas où les particules formées sont de taille inférieure à la granulométrie recherchée, les solides formés peuvent être pastilles, puis broyés et tamisés et/ou élutriés pour obtenir la granulométrie souhaitée. Dans le cas où les particules ont une taille supérieure à la granulométrie souhaitée, un tamisage et/ou une élutriation peuvent permettre d'améliorer la dispersibilité. La granulométrie de mise en oeuvre de la masse active dans le procédé de combustion en boucle chimique est en effet importante pour le bon fonctionnement du procédé. De ce fait, il est préférable de diviser le minerai de manganèse en fines particules qui peuvent ensuite être mélangées à de fines particules de NiO, ou qui peuvent être dopées avec du nickel grâce par exemple à une technique d'imprégnation ou tout autre technique permettant de synthétiser un matériau mixte Mn02 et nickel à partir du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite. La division du minerai de manganèse en fines particules peut être effectuée par exemple par broyage du minerai en utilisant les technologies de broyage de minerai bien connues de l'homme du métier. Dans le procédé de combustion en boucle chimique, il est nécessaire de contrôler la circulation de solide entre les différentes enceintes d'oxydation et de réduction, pour maitriser l'apport d'oxygène par la masse active et le gradient de température entre les différentes enceintes. L'utilisation de vannes non mécaniques telles que les vannes en L, dont le principe est décrit dans le brevet FR 2 948 177, permet de contrôler efficacement la circulation à haute température en minimisant la présence d'internes dans l'écoulement. L'utilisation de ces vannes non mécaniques est préférable avec des particules relativement grosses, afin d'obtenir dans les vannes en L un domaine de vitesses de glissement entre gaz et particules suffisamment grand permettant de contrôler la circulation dans un domaine relativement large. De plus, dans le procédé en boucle chimique avec des charges solides, il est nécessaire de séparer dans le réacteur de réduction les particules imbrûlées des oxydes métalliques. Il est donc avantageux de limiter la teneur en fines particules d'oxydes métalliques de diamètre inférieur à 100 micromètres dans l'installation pour avoir un fonctionnement optimal des vannes non métalliques contrôlant la circulation, mais également pour limiter l'entraînement d'oxydes métalliques avec le charbon imbrûlé dans les effluents gazeux du réacteur après séparation. Les grosses particules sont plus difficiles à transporter et nécessitent des vitesses de transport importantes. Pour limiter les vitesses de transport dans les lignes de transfert et à l'intérieur des réacteurs, et donc limiter les pertes de charges dans le procédé ainsi que les phénomènes d'abrasion et d'érosion, il est donc préférable de limiter la taille des particules à une valeur maximum voisine de 500 micromètres.This phase of activation of the redox mass, which makes it possible to increase the reactive capacities of the mass, is detailed later in the description. Preferably, the heat treatment of the natural ore of Ni-enriched pyrolusite-type manganese is carried out by a gradual rise in temperature, so as to reach a temperature of between 800 ° C. and 1200 ° C. The gradual rise in temperature is preferably carried out at a rate between 5 ° C / h and 100 ° C / h, more preferably at a speed between 10 ° C / h and 50 ° C / h. The heat treatment making it possible to form the nickel-manganese mixed metal oxide of spinel type can also make it possible to carry out the activation of the redox mass in order to be able to increase the reactive capacities thereof. In this case, in addition to the conditions described above for the heat treatment, the progressive rise in temperature is preferably carried out under an oxidizing atmosphere, constituted for example by air. According to the shaping of the natural manganese ore nickel-enriched, nickel can for example be present in the heart of the natural particle of manganese ore type pyrolusite (ex: atomization shaping or ceramic synthesis of micrometric powders for example) or be present on its surface (ex: impregnation). The spinel phase is usually formed at the interface between nickel and manganese. Particle size of the active mass The extraction process of the natural manganese ore usually involves a crushing step. Advantageously, the fines produced during this initial crushing can be used for the application targeted by the invention. These fines generally have a particle size less than or equal to 10 mm. To allow optimal use in the CLC process, in particular to facilitate the transport and flow of the particles of the redox active mass, the natural manganese ore of the pyrolusite type is advantageously milled and sieved to obtain a particle size compatible with its implementation in a fluidized bed. When the active mass comprises a mixture of distinct pyrolusite and NiO particles, the nickel oxide, generally of synthetic origin, is advantageously chosen so that it is in the form of particles of particle size which is also compatible with a use in fluidized bed. In the case of a NiO shaping directly on the pyrolusite or the synthesis of a mixed manganese ore material of the pyrolusite / nickel oxide type according to the aforementioned methods, the particle size of the particles at the end of the setting in form or synthesis may not be the one sought, unless a spray drying technique, to obtain a material in the form of powder to a desired particle size, is used. In the case where the particles formed are smaller than the desired particle size, the solids formed may be pellets, then ground and sieved and / or elutriated to obtain the desired particle size. In the case where the particles have a larger size than the desired particle size, sieving and / or elutriation can improve the dispersibility. The particle size of implementation of the active mass in the chemical loop combustion process is indeed important for the proper operation of the process. As a result, it is preferable to divide the manganese ore into fine particles which can then be mixed with fine NiO particles, or which can be doped with nickel, for example by means of an impregnation technique or any other technique allowing to synthesize a mixed material MnO2 and nickel from the natural ore of manganese type pyrolusite. The division of manganese ore into fine particles can be carried out for example by grinding the ore using the ore grinding technologies well known to those skilled in the art. In the chemical loop combustion process, it is necessary to control the circulation of solid between the various oxidation and reduction chambers, to control the supply of oxygen by the active mass and the temperature gradient between the different enclosures. . The use of non-mechanical valves such as L-shaped valves, the principle of which is described in patent FR 2 948 177, makes it possible to effectively control the circulation at high temperature while minimizing the presence of internals in the flow. The use of these non-mechanical valves is preferable with relatively large particles, in order to obtain in the L-shaped valves a sufficiently large range of gas / particle slip rates to control the circulation in a relatively wide range. In addition, in the chemical loop process with solid charges, it is necessary to separate the unburnt particles from the metal oxides in the reduction reactor. It is therefore advantageous to limit the content of fine particles of metal oxides with a diameter of less than 100 micrometers in the installation in order to have optimal operation of the non-metallic valves controlling the circulation, but also to limit the entrainment of metal oxides with unburnt coal in the gaseous effluents of the reactor after separation. Large particles are more difficult to transport and require high transport speeds. To limit the transport speeds in the transfer lines and inside the reactors, and thus to limit the pressure losses in the process as well as the abrasion and erosion phenomena, it is therefore preferable to limit the size of the particles at a maximum value close to 500 micrometers.

De manière préférée, la masse active oxydo-réductrice sous forme de particules introduite dans l'installation de combustion en boucle chimique a donc une granulométrie telle que plus de 90 % des particules ont une taille comprise entre 100 micromètres et 500 micromètres.Preferably, the particle-type oxido-reducing active mass introduced into the chemical loop combustion plant therefore has a particle size such that more than 90% of the particles have a size of between 100 micrometers and 500 micrometers.

De manière plus préférée, la masse active oxydo-réductrice sous forme de particules introduite dans l'installation a une granulométrie telle que plus de 90 % des particules ont un diamètre de particules compris entre 150 micromètres et 300 micromètres.More preferably, the particle-forming oxido-reducing active mass introduced into the plant has a particle size such that more than 90% of the particles have a particle diameter of between 150 micrometers and 300 micrometers.

De manière encore plus préférée, la masse active oxydo-réductrice sous forme de particules introduite dans l'installation a une granulométrie telle que plus de 95 % des particules ont un diamètre compris entre 150 micromètres et 300 micromètres. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la granulométrie des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite est différente de la granulométrie des particules de NiO, de manière à pouvoir séparer les particules de NiO de celles du minerai naturel de manganèse lors du procédé CLC. Avantageusement, les particules de NiO sont mises en forme selon une granulométrie inférieure ou supérieure à celle des particules de minerai naturel de manganèse. Ainsi, les particules de minerai naturel de manganèse et de NiO ne suivent pas le même circuit dans la boucle chimique, et seules les particules de minerai de manganèse nécessitant d'être réoxydées sont envoyées dans le réacteur d'oxydation, ce qui permet d'optimiser les utilités et les dépenses énergétiques du procédé CLC. Ce circuit spécifique permet en outre d'abaisser le degré d'oxydation du composé nickel du NiO, en passant de la forme oxydée NiO à la forme réduite Ni, et par conséquent d'augmenter son pouvoir catalytique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la granulométrie des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et celle des particules de NiO est sensiblement identique.Even more preferably, the particle-forming oxido-reducing active mass introduced into the plant has a particle size such that more than 95% of the particles have a diameter of between 150 micrometers and 300 micrometers. According to a preferred embodiment of the invention, the particle size of the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese is different from the particle size of the NiO particles, so as to be able to separate the NiO particles from those of the natural manganese ore during of the CLC process. Advantageously, the NiO particles are shaped to a particle size smaller or larger than that of the particles of natural manganese ore. Thus, the particles of natural manganese ore and NiO do not follow the same circuit in the chemical loop, and only the particles of manganese ore requiring to be reoxidized are sent to the oxidation reactor, which allows optimize the utilities and energy costs of the CLC process. This specific circuit also makes it possible to lower the degree of oxidation of the nickel NiO compound, by changing from the oxidized NiO form to the reduced Ni form, and consequently to increase its catalytic power. According to another embodiment of the invention, the particle size of the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and that of the NiO particles is substantially identical.

La masse active selon l'invention es{ de préférence activée par une phase de montée progressive en température sous atmosphère oxydante. Afin de pouvoir augmenter les capacités réactives de la masse oxydo-réductrice, et selon l'invention, le solide sous forme de particules subit de manière avantageuse une phase d'activation comprenant une montée progressive en température sous atmosphère oxydante, constituée par exemple par de l'air. La température atteinte est généralement supérieure ou égale à 535°C, avantageusement supérieure ou égale à 600°C, de manière préférée supérieure ou égale à 800°C, et de manière très préférée supérieure ou égale à 900°C.The active mass according to the invention is preferably activated by a phase of gradual rise in temperature under an oxidizing atmosphere. In order to be able to increase the reactive capacities of the redox mass, and according to the invention, the solid in the form of particles advantageously undergoes an activation phase comprising a gradual rise in temperature under an oxidizing atmosphere, constituted for example by the air. The temperature reached is generally greater than or equal to 535 ° C., advantageously greater than or equal to 600 ° C., more preferably greater than or equal to 800 ° C., and very preferably greater than or equal to 900 ° C.

La phase d'activation est de préférence réalisée dans l'installation de combustion en boucle chimique, dans le réacteur de combustion. Une fois la masse oxydo-réductrice mise en forme, par exemple après avoir mélangé les particules de NiO à celles de minerai naturel de manganèse obtenues suite à une éventuelle étape de broyage et tamisage, le solide non activé (particules de la masse oxydo-réductrice) est de préférence introduit dans une zone de l'installation contenant un excès d'oxygène, à savoir le réacteur d'oxydation, pour son activation. L'installation de combustion en boucle chimique comprend une zone réactionnelle d'oxydation dans laquelle la masse active est oxydée, et une zone réactionnelle de réduction dans laquelle la masse active est réduite.The activation phase is preferably carried out in the chemical loop combustion plant in the combustion reactor. Once the redox mass has been shaped, for example after mixing the NiO particles with those of natural manganese ore obtained following a possible grinding and sieving step, the non-activated solid (particles of the redox mass ) is preferably introduced into an area of the plant containing an excess of oxygen, namely the oxidation reactor, for its activation. The chemical loop combustion plant comprises an oxidation reaction zone in which the active mass is oxidized, and a reduction reaction zone in which the active mass is reduced.

Au moment du démarrage, avant que soient initiés les cycles d'oxydo-réduction par introduction de combustible dans le procédé, le solide non activé à température ambiante peut être introduit au bas de la zone d'oxydation, qui est avantageusement à une température comprise entre 400°C et 550°C sous atmosphère oxydante, par exemple de l'air. Cette gamme de température préférentielle de la zone d'oxydation au moment de l'introduction de la masse oxydo-réductrice dans l'installation permet par exemple de minimiser l'air à introduire dans le procédé. La masse oxydo-réductrice s'équilibre alors thermiquement avec l'atmosphère oxydante dans la zone d'oxydation où elle est introduite, de manière quasi-instantanée. La durée de chargement du solide froid dans la zone d'oxydation est par exemple comprise entre 12h et 72h, selon le débit du solide introduit et les dimensions de l'installation. La masse oxydo-réductrice subit ensuite une rampe de montée en température sous cette atmosphère oxydante jusqu'à une température généralement supérieure ou égale à 535°C, avantageusement supérieure ou égale à 600°C, de manière préférée supérieure ou égale à 800°C, et de manière très préférée supérieure ou égale à 900°C. Lors de l'activation de la masse active, la montée en température sous atmosphère oxydante peut se faire de façon progressive, de préférence à une vitesse comprise entre 5°C/h et 100°C/h, plus préférentiellement à une vitesse comprise entre 10°C/h et 50°C/h. La montée en température du réacteur d'oxydation peut se faire par introduction d'air chaud, éventuellement par l'utilisation de brûleurs à gaz, ou par une combinaison des deux. La montée en température de l'installation par augmentation de la température de l'air de préchauffage, par mise en route de brûleurs à gaz, ou par une combinaison des deux, permet la mise en circulation du solide entre la zone réactionnelle de réduction et celle d'oxydation. Pendant cette phase de démarrage et d'activation du solide, la concentration en oxygène dans la zone d'oxydation est de préférence au minimum de 5 % d'excès d'02.At start-up, before initiating the oxidation-reduction cycles by introducing fuel into the process, the non-activated solid at room temperature can be introduced at the bottom of the oxidation zone, which is advantageously at a temperature of between 400 ° C and 550 ° C under an oxidizing atmosphere, for example air. This preferential temperature range of the oxidation zone at the time of introduction of the redox mass into the installation makes it possible, for example, to minimize the air to be introduced into the process. The redox mass then equilibrates thermally with the oxidizing atmosphere in the oxidation zone where it is introduced, almost instantaneously. The charging time of the cold solid in the oxidation zone is for example between 12h and 72h, depending on the flow rate of the solid introduced and the dimensions of the installation. The redox mass then undergoes a rise ramp under this oxidizing atmosphere to a temperature generally greater than or equal to 535 ° C, preferably greater than or equal to 600 ° C, preferably greater than or equal to 800 ° C and very preferably greater than or equal to 900 ° C. During activation of the active mass, the temperature rise in an oxidizing atmosphere can be done progressively, preferably at a speed of between 5 ° C./h and 100 ° C./h, more preferably at a speed between 10 ° C / h and 50 ° C / h. The temperature rise of the oxidation reactor can be done by introducing hot air, possibly by the use of gas burners, or a combination of both. The rise in temperature of the installation by increasing the temperature of the preheating air, by starting up gas burners, or by a combination of the two, allows the circulation of the solid between the reaction zone of reduction and that of oxidation. During this phase of starting and activating the solid, the oxygen concentration in the oxidation zone is preferably at least 5% excess of O 2.

Un fois la masse activée, on peut initier les cycles d'oxydo-réduction par l'introduction du combustible dans la zone de réduction. De préférence, le NiO de la masse oxydo-réductrice subit lui-même une activation afin de maximiser son pouvoir catalytique. L'activation du NiO consiste à réduire le degré d'oxydation du composé nickel, c'est-à-dire de passer de la forme d'oxyde métallique NiO à la forme métal Ni, aussi appelée forme élémentaire, ce qui peut être réalisé lorsque les particules de la masse active passent dans le réacteur de réduction. Le nickel présent sous la forme stabilisée de l'oxyde mixte métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle est quant à lui déjà activé. Dans le cas où la masse oxydo-réductrice contient essentiellement du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et au moins un oxyde mixte métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle, une phase d'activation du nickel n'est donc pas nécessaire.Once the mass is activated, it is possible to initiate the oxidation-reduction cycles by introducing the fuel into the reduction zone. Preferably, the NiO of the redox mass itself undergoes an activation in order to maximize its catalytic power. The activation of the NiO consists of reducing the degree of oxidation of the nickel compound, that is to say passing from the form of NiO metal oxide to the metal form Ni, also called elemental form, which can be achieved when the particles of the active mass pass into the reduction reactor. The nickel present in the stabilized form of the mixed nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure is itself already activated. In the case where the redox mass essentially contains pyrolusite-type natural manganese ore and at least one mixed nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure, a nickel activation phase is therefore not necessary.

De manière préférée, la réaction de combustion (réduction de la masse active) est opérée en présence de vapeur d'eau. Dans le cas d'utilisation de charges solides ou liquides, l'injection de vapeur d'eau est inhérente au procédé. En effet pour favoriser le contact entre une charge liquide et l'oxyde métallique, il est préférable d'atomiser la charge liquide et cela peut s'effectuer efficacement dans des atomiseurs diphasiques en présence de vapeur d'eau. Par ailleurs, la vapeur d'eau favorise la gazéification des hydrocarbures, et il est préférable dans le cas de charges liquides ou solides de maintenir dans le réacteur de réduction une pression élevée en vapeur d'eau favorisant les réactions de gazéification. Dans le cas de charge gazeuse, il est avantageux d'injecter de la vapeur d'eau avec le gaz de fluidisation afin d'éviter la formation d'agglomérats du solide porteur d'oxygène.Preferably, the combustion reaction (reduction of the active mass) is carried out in the presence of steam. In the case of using solid or liquid charges, the injection of water vapor is inherent to the process. Indeed to promote the contact between a liquid charge and the metal oxide, it is preferable to atomize the liquid charge and this can be effected effectively in two-phase atomizers in the presence of water vapor. On the other hand, water vapor promotes the gasification of hydrocarbons, and it is preferable in the case of liquid or solid feeds to maintain in the reduction reactor a high pressure of water vapor favoring the gasification reactions. In the case of a gaseous feed, it is advantageous to inject steam with the fluidization gas in order to avoid the formation of agglomerates of the oxygen-bearing solid.

Il est également possible d'utiliser du dioxyde de carbone en tant qu'agent gazéifiant ou gaz de fluidisation. L'invention concerne également un procédé de combustion de charges hydrocarbonées solides, liquides ou gazeuses par oxydo-réduction en boucle chimique utilisant une masse active selon l'invention. Procédé de combustion d'hydrocarbures en boucle chimique en lit fluidisé Les masses actives selon l'invention jouent le rôle de transporteur d'oxygène pour le procédé de combustion en boucle d'oxydo-réduction et peuvent être mises en oeuvre pour traiter des combustibles gazeux (ex. : gaz naturel, syngas, biogaz), liquides (ex. : fuel, bitume, diesel, essences etc.), ou solides (ex. : charbon, coke, pet-coke, biomasse, sables bitumineux, déchets ménagés etc.) en lit fluidisé circulant. Le schéma général d'une installation de combustion en boucle chimique d'oxydo-réduction selon l'invention est le suivant: l'installation comprend une zone réactionnelle d'oxydation et une zone réactionnelle de réduction. Les particules solides de la masse active sont oxydées, au moins en partie, dans une zone d'oxydation comprenant au moins un lit fluidisé à une température généralement comprise entre 600°C et 1400°C, préférentiellement entre 800 et 1000°C. Celles-ci sont ensuite transférées dans une zone de réduction comprenant au moins un réacteur en lit fluidisé où la masse active est mise en contact avec le combustible à une température généralement comprise entre 600°C et 1400°C, préférentiellement entre 800°C et 1000°C. Le temps de contact varie selon le type de charge combustible utilisée. Il varie typiquement entre 1 secondes et 10 minutes, par exemple de préférence entre 1 et 5 minutes pour une charge solide ou liquide, et par exemple de préférence de 1 à 20 secondes pour une charge gazeuse. Le ratio entre la quantité de masse active en circulation et la quantité d'oxygène à transférer entre les deux zones réactionnelles est avantageusement compris entre 30 et 100, de préférence entre 40 et 70. La combustion peut être partielle ou totale. Dans le cas de la combustion partielle, le ratio masse active/combustible est ajusté de manière à réaliser l'oxydation partielle du combustible, produisant un gaz de synthèse sous forme d'un mélange riche en CO + H2. Le procédé peut donc être utilisé pour la production de gaz de synthèse. Ce gaz de synthèse peut être utilisé comme charge d'autres procédés de transformation chimique, par exemple le procédé Fischer Tropsch permettant de produire à partir de gaz de synthèse des hydrocarbures liquides à chaînes hydrocarbonées longues utilisables ensuite comme bases carburants. Dans le cas où le gaz de fluidisation utilisé est la vapeur d'eau ou un mélange de vapeur d'eau et d'autre(s) gaz, la réaction du gaz CO à l'eau (ou water gas shift en termes anglo- saxons, CO+ H20 CO2 + H2) peut également avoir lieu, aboutissant à la production d'un mélange CO2 + H2 en sortie de réacteur. Dans ce cas, le gaz de combustion peut être utilisé à des fins de production d'énergie compte tenu de son pouvoir calorifique. On peut également envisager d'utiliser ce gaz pour la production d'hydrogène, pour par exemple alimenter des unités d'hydrogénation, d'hydrotraitement en raffinage ou un réseau de distribution d'hydrogène (après réaction de water gaz shift). 10 Dans le cas de la combustion totale, le flux de gaz en sortie du réacteur de réduction est composé essentiellement de CO2 et de vapeur d'eau. Un flux de CO2 prêt à être séquestré est ensuite obtenu par condensation de la vapeur d'eau. La production d'énergie est intégrée au procédé Chemical Looping Combustion par échange de chaleur dans la zone réactionnelle et sur les fumées qui sont refroidies. 15 L'invention concerne donc également un procédé de captage du CO2 par combustion totale en boucle chimique dans un procédé selon l'invention. Dans le cas de l'utilisation de combustibles soufrés, les oxydes de soufre qui pourraient être produits lors de la combustion totale de combustibles contenant du soufre peuvent être 20 séparés, selon la mise en oeuvre du procédé choisi, du flux de CO2 concentré par un procédé classique tel qu'une absorption sur solvant ou par l'ajout d'un réactif de désulfuration (chaux ou calcaire). Ainsi, l'utilisation selon l'invention de la masse active à base de pyrolusite enrichie en nickel et d'oxyde mixte nickel-manganèse de type spinelle permet de ne pas rejeter d'oxyde de soufre dans le flux sortant du réacteur d'oxydation, 25 limitant ainsi avantageusement le flux à traiter, dans le cas de figure où la masse oxydo- réductrice est constituée d'un mélange de particules de minerai naturel de manganèse et de particules de NiO qui peuvent être séparées afin que la majorité des particules de NiO soient recyclées dans le réacteur de réduction et ne circulent pas dans le réacteur d'oxydation. Dans ce cas, les oxydes de soufre produits par le procédé lors de l'utilisation de 30 combustibles soufrés sont ainsi avantageusement récupérés uniquement sur le flux sortant du réacteur de réduction (réacteur "fuel"). En fonction de l'utilisation des gaz de combustion, la pression du procédé est ajustée. Ainsi, pour effectuer une combustion totale, il est intéressant de travailler à pression faible pour 35 minimiser le coût énergétique de compression des gaz et maximiser ainsi le rendement énergétique de l'installation. Pour produire du gaz de synthèse, on peut avantageusement dans certains cas travailler en pression, afin d'éviter la compression du gaz de synthèse en amont du procédé de synthèse aval : le procédé Fischer Tropsch travaillant par exemple à des pressions comprises entre 20 bar et 40 bar, il peut être intéressant de produire le gaz à une pression plus élevée. Dans le cas où la masse active comprend un mélange de particules de minerai naturel de manganèse et de particules de NiO, avec une granulométrie des particules de NiO différente de celle des particules de minerai naturel de manganèse telle que la taille des particules de NiO soit supérieure ou inférieure à celle des particules de minerai naturel de manganèse, le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre tel qu'illustré aux figures 1 et 2. Selon ces modes de réalisation, il est possible d'effectuer une séparation des particules de NiO de celles d'oxyde de manganèse. Cette séparation permet avantageusement de n'envoyer dans la zone d'oxydation que les particules nécessitant une réoxydation, c'est-à-dire les particules de minerai naturel de manganèse, ce qui constitue un gain énergétique et financier non négligeable pour l'ensemble du procédé. En outre, cette configuration autorise le dopant initial NiO de la masse oxydo-réductrice à rester principalement sous la forme active Ni. Dans le cas d'une combustion de charges hydrocarbonées solides, ces modes de réalisation peuvent en outre permettre de séparer les particules d'imbrûlés et les cendres du reste des effluents sortant de la zone de réduction. Selon ces modes de réalisation, on met en contact, dans une première zone de réaction R1 opérant en lit fluidisé dense, les charges hydrocarbonées avec les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO. On effectue, dans une seconde zone de réaction R2, une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction R1 en présence des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et des particules de NiO. On sépare, dans une zone de séparation S3, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO au sein d'un mélange issu de la zone R2 comprenant du gaz de combustion, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO. La majorité des particules de NiO sont renvoyées dans la première zone de réaction R1, et la majorité des particules de minerai naturel de manganèse sont réoxydées dans une zone d'oxydation R4 avant de les renvoyer vers la zone R1. manganèse de type pyrolusite et des particules de NiO. Afin de favoriser la combustion totale, il peut être envisagé d'introduire une certaine quantité de masse oxydo-réductrice fraiche totalement oxydée par une conduite 6. Il est également possible d'injecter de l'oxygène directement par une conduite 7.It is also possible to use carbon dioxide as a gasifier or fluidizing gas. The invention also relates to a method of combustion of solid hydrocarbon feeds, liquid or gaseous by oxidation-reduction in a chemical loop using an active mass according to the invention. Process for the combustion of hydrocarbons in a fluidized bed chemical loop The active compounds according to the invention act as oxygen carriers for the oxidation-reduction loop combustion process and can be used to treat gaseous fuels (eg natural gas, syngas, biogas), liquids (eg fuel, bitumen, diesel, gasoline etc.), or solids (eg coal, coke, petcoke, biomass, oil sands, soft waste etc. .) in a circulating fluidized bed. The general scheme of an oxidation-reduction chemical loop combustion plant according to the invention is as follows: the plant comprises an oxidation reaction zone and a reduction reaction zone. The solid particles of the active mass are oxidized, at least in part, in an oxidation zone comprising at least one fluidized bed at a temperature generally between 600 ° C. and 1400 ° C., preferably between 800 and 1000 ° C. These are then transferred to a reduction zone comprising at least one fluidized bed reactor where the active mass is brought into contact with the fuel at a temperature generally of between 600 ° C. and 1400 ° C., preferably between 800 ° C. and 1000 ° C. The contact time varies depending on the type of fuel load used. It typically varies between 1 seconds and 10 minutes, for example preferably between 1 and 5 minutes for a solid or liquid charge, and for example preferably from 1 to 20 seconds for a gaseous charge. The ratio between the amount of circulating active mass and the quantity of oxygen to be transferred between the two reaction zones is advantageously between 30 and 100, preferably between 40 and 70. The combustion can be partial or total. In the case of partial combustion, the active-to-fuel ratio is adjusted to achieve partial oxidation of the fuel, producing a synthesis gas in the form of a mixture rich in CO + H2. The process can therefore be used for the production of synthesis gas. This synthesis gas can be used as a feedstock for other chemical transformation processes, for example the Fischer Tropsch process making it possible to produce liquid hydrocarbons with long hydrocarbon chains which can subsequently be used as fuel bases from synthesis gas. In the case where the fluidization gas used is water vapor or a mixture of water vapor and other gas (s), the reaction of CO gas with water (or water gas shift in English terms) Saxons, CO + H20 CO2 + H2) can also take place, resulting in the production of a CO2 + H2 mixture at the reactor outlet. In this case, the flue gas can be used for energy production purposes given its calorific value. It is also possible to use this gas for the production of hydrogen, for example to supply hydrogenation units, hydrotreating units for refining or a hydrogen distribution network (after reaction of water gas shift). In the case of total combustion, the gas flow at the outlet of the reduction reactor is composed essentially of CO2 and water vapor. A flow of CO2 ready to be sequestered is then obtained by condensation of the water vapor. The energy production is integrated in the Chemical Looping Combustion process by heat exchange in the reaction zone and on the fumes which are cooled. The invention therefore also relates to a process for capturing CO2 by total combustion in a chemical loop in a process according to the invention. In the case of the use of sulfur-containing fuels, the sulfur oxides which could be produced during the total combustion of sulfur-containing fuels can be separated, according to the implementation of the chosen process, from the concentrated CO2 stream by a conventional method such as absorption on solvent or by the addition of a desulfurization reagent (lime or limestone). Thus, the use according to the invention of the nickel-enriched pyrolusite-based active mass and the spinel-type nickel-manganese mixed oxide makes it possible not to reject sulfur oxide in the flow leaving the oxidation reactor. Thus advantageously limiting the flow to be treated, in the case where the redox mass consists of a mixture of particles of natural manganese ore and NiO particles which can be separated so that the majority of the particles of NiO are recycled to the reduction reactor and do not circulate in the oxidation reactor. In this case, the sulfur oxides produced by the process during the use of sulfur-containing fuels are thus advantageously recovered only on the flow leaving the reduction reactor ("fuel" reactor). Depending on the use of the flue gases, the process pressure is adjusted. Thus, to achieve total combustion, it is advantageous to work at low pressure to minimize the energy cost of gas compression and thus maximize the energy efficiency of the installation. To produce synthesis gas, it is advantageously possible in certain cases to work under pressure, in order to avoid the compression of the synthesis gas upstream of the downstream synthesis process: the Fischer Tropsch process working for example at pressures between 20 bar and 40 bar, it can be interesting to produce the gas at a higher pressure. In the case where the active mass comprises a mixture of particles of natural manganese ore and NiO particles, with a particle size of NiO particles different from that of particles of natural manganese ore such that the particle size of NiO is greater than or less than that of natural manganese ore particles, the process according to the invention can be carried out as illustrated in FIGS. 1 and 2. According to these embodiments, it is possible to carry out a separation of the particles of NiO of those of manganese oxide. This separation advantageously makes it possible to send to the oxidation zone only the particles requiring reoxidation, that is to say the particles of natural ore of manganese, which constitutes a significant energy and financial gain for the whole. of the process. In addition, this configuration allows the initial dopant NiO of the redox mass to remain mainly in the active form Ni. In the case of a combustion of solid hydrocarbonaceous feeds, these embodiments can furthermore make it possible to separate the unburnt particles and the ash from the remainder of the effluents leaving the reduction zone. According to these embodiments, in a first reaction zone R 1 operating in a dense fluidized bed, the hydrocarbon feeds are contacted with the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and the NiO particles. In a second reaction zone R2, a combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone R1 is carried out in the presence of the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and NiO particles. In a separation zone S3, the particles of natural pyrolusite-type manganese ore and the NiO particles are separated in a mixture from zone R2 comprising flue gas, the particles of natural manganese ore from Pyrolusite type and NiO particles. The majority of the NiO particles are returned to the first reaction zone R1, and the majority of the natural manganese ore particles are reoxidized in an oxidation zone R4 before returning them to the zone R1. pyrolusite type manganese and NiO particles. In order to promote total combustion, it may be envisaged to introduce a certain quantity of freshly oxidized redox mass completely oxidized by a pipe 6. It is also possible to inject oxygen directly via a pipe 7.

A la sortie de la deuxième zone de réaction R2, un mélange comprenant du gaz de combustion, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO, est extrait par une conduite 8 pour être envoyé vers une zone de séparation S3 dans laquelle s'opère une séparation rapide entre les particules les plus légères, c'est-à-dire majoritairement les particules de NiO de taille inférieure à celle des autres particules de la masse, extraites par le conduit 10 avec le gaz, et les particules les plus lourdes - majoritairement des particules de minerai naturel de manganèse - extraites dans la partie inférieure de la zone de séparation S3 par un conduit 13 alimentant une enceinte F4. Cette enceinte F4 fait office de zone tampon, et peut être matérialisée par un lit fluidisé concentrique et périphérique à la deuxième zone de réaction R2, la fluidisation étant obtenue par injection d'un gaz amené par une conduite 14. De manière avantageuse, ce dernier participe à la séparation dans la zone de séparation 83 en étant canalisé vers celle-ci par une conduite 17. Dans ce lit fluidisé de la zone tampon, il est avantageux de disposer de moyens d'échange de chaleur 16 qui peuvent être des tubes en paroi ou dans le lit fluidisé permettant de récupérer une part variable représentant généralement de 5 à 60% de la chaleur produite dans le procédé de combustion en boucle chimique. Un conduit 15 permet de soutirer les particules de la masse active constituées en majorité par le minerai naturel de manganèse de la zone tampon vers une zone d'oxydation R4 pour ré-oxyder celles-ci, puis les renvoyer vers la zone de réaction R1 par le conduit 3. Dans la zone de séparation 83, il est également possible d'introduire par un conduit 9 un gaz provenant d'une source extérieure. Ce gaz peut contenir de l'oxygène ou un gaz oxydant pour poursuivre les réactions de combustion du CO et de l'hydrogène dans le séparateur 83. De la zone de séparation 83, une partie des particules lourdes ayant décanté (majoritairement des particules de minerai naturel de manganèse) est extraite par une conduite 11 pour être recyclée vers la zone de réaction R1. Il est ainsi possible éventuellement de favoriser l'homogénéité de température dans les zones de réaction R1, R2 et dans la zone de séparation S3. A la sortie de la zone de séparation 83, la conduite 10 véhicule le flux gazeux contenant les particules les plus légères - majoritairement des particules de NiO et éventuellement une fraction minoritaire de particules de minerai naturel de manganèse - vers au moins un étage de séparation gaz-solide, par exemple deux étages de séparation gaz-solide (S5, S6), par exemple des cyclones, tels que représentés sur la figure 1. Ces dispositifs permettent de récupérer la quasi totalité des particules contenues dans le flux gazeux de la conduite 10 qui sont ensuite recyclées vers la zone de réaction R1 respectivement par les conduites 19 et 20.At the outlet of the second reaction zone R2, a mixture comprising the combustion gas, the pyrolusite-type natural ore particles and the NiO particles is extracted via a pipe 8 to be sent to an S3 separation zone. in which there is a rapid separation between the lightest particles, that is to say mainly the NiO particles of smaller size than the other particles of the mass, extracted via the conduit 10 with the gas, and the heavier particles - mostly particles of natural manganese ore - extracted in the lower part of the separation zone S3 by a conduit 13 feeding a chamber F4. This enclosure F4 serves as a buffer zone, and may be materialized by a concentric fluid bed and peripheral to the second reaction zone R2, the fluidization being obtained by injection of a gas supplied by a pipe 14. Advantageously, the latter participates in the separation in the separation zone 83 by being channeled to it by a pipe 17. In this fluidized bed of the buffer zone, it is advantageous to have heat exchange means 16 which can be tubes in wall or in the fluidized bed to recover a variable part generally representing 5 to 60% of the heat produced in the chemical loop combustion process. A conduit 15 makes it possible to extract the particles of the active mass constituted, for the most part, by the natural manganese ore from the buffer zone to an oxidation zone R4 to re-oxidize the latter, and then send them back to the reaction zone R 1 by the conduit 3. In the separation zone 83, it is also possible to introduce a gas from an external source via a conduit 9. This gas may contain oxygen or an oxidizing gas to continue the combustion reactions of CO and hydrogen in the separator 83. From the separation zone 83, a part of the heavy particles having decanted (mainly ore particles). natural manganese) is extracted through a pipe 11 to be recycled to the reaction zone R1. It is thus possible to promote the temperature homogeneity in the reaction zones R1, R2 and in the separation zone S3. At the exit of the separation zone 83, the pipe 10 conveys the gas stream containing the lighter particles - mainly NiO particles and possibly a minor fraction of particles of natural manganese ore - to at least one gas separation stage. -solid, for example two gas-solid separation stages (S5, S6), for example cyclones, as shown in FIG. 1. These devices make it possible to recover almost all the particles contained in the gas stream of the pipe 10 which are then recycled to the reaction zone R1 respectively by the lines 19 and 20.

En sortie du premier cyclone S5, le flux gazeux est extrait par une conduite 17 pour être envoyé vers le deuxième cyclone S6 et en sortie de ce cyclone S6 le gaz pratiquement exempt de particules est extrait par une conduite 18, celui-ci ne contenant plus qu'une teneur en particules généralement comprise entre 100 mg/m3 et 1 g/m3. Par lit fluidisé dense, on entend un lit fluidisé dans lequel la fraction de gaz Cg est inférieure à 0,9, de préférence inférieure à 0,8. Par lit fluidisé dilué, on entend un lit fluidisé dans lequel la fraction volumique des particules de la masse active oxydo-réductrice est inférieure à 10% en volume. D'une façon générale, la masse oxydo-réductrice peut être introduite initialement dans la zone d'oxydation R4 (non représenté). Un appoint en masse oxydo-réductrice en cours d'opération peut également être réalisé à ce niveau, par exemple de manière à compenser un phénomène d'attrition. Selon ce premier mode de réalisation, la majorité du NiO est activée une fois au sein de la seconde zone de réaction R2.At the outlet of the first cyclone S5, the gas stream is extracted by a pipe 17 to be sent to the second cyclone S6 and at the outlet of this cyclone S6, the substantially particle-free gas is extracted via a pipe 18, the latter no longer containing that a particle content generally between 100 mg / m3 and 1 g / m3. A dense fluidized bed is understood to mean a fluidized bed in which the gas fraction Cg is less than 0.9, preferably less than 0.8. Diluted fluidized bed means a fluidized bed in which the volume fraction of the particles of the redox active mass is less than 10% by volume. In general, the redox mass can be introduced initially into the oxidation zone R4 (not shown). A booster redox mass during operation can also be performed at this level, for example to compensate for an attrition phenomenon. According to this first embodiment, the majority of the NiO is activated once within the second reaction zone R2.

Dans le cas de l'injection d'un combustible solide dans le réacteur R1, l'écoulement des particules de combustible solide peut être soit continu, soit intermittent avec une fréquence d'injection correspondant à une période égale à au moins la moitié du temps de séjour moyen de l'ensemble des particules de combustible solide dans la zone de réaction R1. Le combustible solide subit au contact des particules de la masse active une dévolatilisation des composés volatils, qui représentent généralement de 5 à 50 % en poids du combustible solide selon son origine. La température dans la zone de réaction R1 est préférentiellement supérieure à 800°C et préférentiellement comprise entre 900°C et 1000°C, de façon à minimiser la durée requise pour gazéifier le combustible solide. De la zone de réaction R1 sort par le conduit 4, en plus des particules de la masse active et du gaz de combustion, une fraction de combustible solide imbrûlé. Dans la zone de séparation S3, des particules d'imbrûlés et éventuellement des cendres volantes peuvent être extraites en même temps que les particules de NiO et envoyées dans les séparateurs S5 et S6 par le biais de la conduite 10. Les particules solides passant dans S5 et S6 peuvent alors être récupérées en quasi totalité, après élimination éventuelle des cendres volantes par élutriation en lit fluidisé par exemple.In the case of the injection of a solid fuel into the reactor R1, the flow of the solid fuel particles can be either continuous or intermittent with an injection frequency corresponding to a period equal to at least half the time average residence time of all the solid fuel particles in the reaction zone R1. The solid fuel undergoes, on contact with the particles of the active mass, a devolatilization of the volatile compounds, which generally represent from 5 to 50% by weight of the solid fuel according to its origin. The temperature in the reaction zone R1 is preferably greater than 800 ° C. and preferably between 900 ° C. and 1000 ° C., so as to minimize the time required to gasify the solid fuel. From the reaction zone R1 exits through the pipe 4, in addition to the particles of the active mass and the combustion gas, a unburned solid fuel fraction. In the separation zone S3, unburnt particles and possibly fly ash can be extracted together with the NiO particles and sent to the separators S5 and S6 via the line 10. The solid particles passing through S5 and S6 can then be recovered almost completely, after possible removal of fly ash by fluidized bed elutriation, for example.

Un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 2, est adapté au cas où les particules de NiO ont une taille supérieure à celle des particules de minerai naturel de manganèse. Les zones de réactions R1, R2, R4 fonctionnent de manière similaires à celle décrites en relation avec la figure 1. En référence à la figure 2, il est opéré les étapes suivantes: - on effectue une mise en contact du mélange de particules amené par la conduite 205 avec la charge combustible introduite par la conduite 1 dans une première zone de réaction R1 opérant en lit fluidisé dense; - on réalise une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction R1 par la conduite 4 en présence des particules de la masse active dans une seconde zone de réaction R2; - dans une zone de séparation S3, on sépare les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO au sein d'un mélange issu de la zone R2 par la conduite 8 et comprenant du gaz de combustion, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO. Les particules de NiO plus grosses et plus lourdes sont retournées en grande majorité dans à la zone de réaction R1 par la conduite 11, et le reste des particules - en grand majorité les particules de minerai naturel de manganèse - sont envoyées avec le gaz de combustion par la conduite 10 dans une zone de séparation solide-gaz S5, par exemple un cyclone, permettant de séparer le gaz de combustion qui s'échappe par une conduite 18 et un flux composé majoritairement de particules d'oxyde de manganèse envoyé par une conduite 201 vers une zone d'oxydation R4 pour y être ré-oxydées; - les particules d'oxyde de manganèse sont ré-oxydées dans la zone d'oxydation R4 grâce à un gaz oxydant tel que de l'air introduit par une conduite 22. Les particules ré-oxydées sont ensuite renvoyées vers la première zone de réduction R1; - après une séparation solide-gaz au sein d'un séparateur S6 de type cyclone, les particules solides issues du réacteur d'oxydation R4 sont envoyées par une conduite 203 vers une zone de division solide-solide R5, opérant en lit fluidisé, qui permet de diviser le flux solide partiellement oxydé sortant du réacteur d'oxydation R4, composé principalement d'une fraction majoritaire de particules de minerai naturel de manganèse et d'une fraction minoritaire de particules de NiO, en deux sous-flux. Un premier sous-flux retourne par une conduite 204 au réacteur d'oxydation R4 pour être davantage oxydé, et un deuxième sous-flux est acheminé vers le réacteur de réduction R1 par une conduite 205 pour fournir l'oxygène requis à la combustion des charges combustibles introduites dans R1. En outre la zone de division solide-solide R5 peut aussi être utilisée pour récupérer la chaleur produite par l'oxydation des charges combustibles, par exemple du méthane, en intégrant par exemple des moyens d'échange de chaleur. La masse oxydo-réductrice peut être introduite initialement dans la zone d'oxydation R4 (non représenté). Un appoint en masse oxydo-réductrice en cours d'opération peut également être réalisé à ce niveau, par exemple de manière à compenser un phénomène d'attrition. Comme dans le premier mode de réalisation, la majorité du NiO est activée une fois au sein de la seconde zone de réaction R2. Une installation CLC permettant de mettre en oeuvre le procédé selon les premier et deuxième modes de réalisation de l'invention comprend donc: au moins une première zone de réaction R1 opérant en lit fluidisé dense et permettant de mettre en contact la charge hydrocarbonée gazeuse, solide, ou liquide avec les particules de la masse active oxydo-réductrice. Dans le cas de combustibles solides, cette première zone de réaction R1 permet de gazéifier les particules du combustible solide en présence de particules de la masse oxydo-réductrice; une deuxième zone de réaction de combustion ou réduction R2 opérant de préférence en lit fluidisé dilué et permettant d'effectuer la combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction R1 en présence des particules de la masse active oxydo-réductrice; une zone de séparation S3 opérant une séparation au sein d'un mélange contenant du gaz, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO, ledit mélange étant issu de la deuxième zone de réaction R2, et ladite zone de séparation comportant une enceinte au sein de laquelle l'admission du mélange de particules à séparer est réalisée dans une phase diluée dans laquelle s'écoule un gaz à une vitesse ascendante qui est imposée; une zone d'oxydation R4 des particules de la masse active oxydo-réductrice, en particulier des particules de minerai naturel de manganèse, permettant de ré-oxyder lesdites particules avant de les renvoyer vers la zone de réaction R1.A second embodiment illustrated in FIG. 2 is adapted to the case where the NiO particles have a size greater than that of the particles of natural manganese ore. The reaction zones R1, R2, R4 function in a manner similar to that described with reference to FIG. 1. Referring to FIG. 2, the following steps are carried out: the particle mixture brought into contact with each other is brought into contact with the pipe 205 with the combustible charge introduced via line 1 into a first reaction zone R1 operating in a dense fluidized bed; a combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone R1 is carried out by the pipe 4 in the presence of the particles of the active mass in a second reaction zone R2; in a separation zone S3, the natural pyrolusite-type manganese ore particles and the NiO particles are separated in a mixture coming from the zone R2 by the pipe 8 and comprising combustion gas, the particles of pyrolusite-type natural manganese ore and NiO particles. Larger and heavier NiO particles are mostly returned to reaction zone R1 via line 11, and the rest of the particles - mostly natural manganese ore particles - are sent with the flue gas. by the pipe 10 in a solid-gas separation zone S5, for example a cyclone, for separating the combustion gas that escapes through a pipe 18 and a stream composed mainly of particles of manganese oxide sent by a pipe 201 to an oxidation zone R4 to be re-oxidized there; the particles of manganese oxide are re-oxidized in the oxidation zone R4 by means of an oxidizing gas such as air introduced via a pipe 22. The re-oxidized particles are then returned to the first reduction zone R1; after a solid-gas separation in a cyclone separator S6, the solid particles from the oxidation reactor R4 are sent via a pipe 203 to a solid-solid division zone R5, operating in a fluidized bed, which allows to divide the partially oxidized solid stream leaving the oxidation reactor R4, composed mainly of a major fraction of particles of natural manganese ore and a minor fraction of NiO particles, into two sub-streams. A first sub-flow returns via a pipe 204 to the oxidation reactor R4 to be further oxidized, and a second sub-flow is conveyed to the reduction reactor R1 through a pipe 205 to supply the oxygen required for the combustion of the charges. fuels introduced into R1. In addition, the solid-solid division zone R5 can also be used to recover the heat produced by the oxidation of the combustible charges, for example methane, by integrating, for example, heat exchange means. The redox mass can be introduced initially into the oxidation zone R4 (not shown). A booster redox mass during operation can also be performed at this level, for example to compensate for an attrition phenomenon. As in the first embodiment, the majority of the NiO is activated once within the second reaction zone R2. A CLC installation making it possible to implement the method according to the first and second embodiments of the invention thus comprises: at least one first reaction zone R 1 operating in a dense fluidized bed and making it possible to bring into contact the gaseous hydrocarbonaceous solid feedstock , or liquid with the particles of the redox active mass. In the case of solid fuels, this first reaction zone R1 makes it possible to gasify the solid fuel particles in the presence of particles of the redox mass; a second combustion or reduction reaction zone R2 preferably operating in a diluted fluidized bed and making it possible to carry out the combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone R1 in the presence of the particles of the oxido-reducing active mass; a separating zone S3 effecting a separation in a gas-containing mixture, the particles of pyrolusite-type natural ore of manganese and the NiO particles, said mixture coming from the second reaction zone R2, and said zone of separation comprising an enclosure in which the admission of the mixture of particles to be separated is carried out in a dilute phase in which a gas flows at an ascending speed which is imposed; an oxidation zone R4 of the particles of the oxido-reducing active mass, in particular particles of natural manganese ore, making it possible to re-oxidize said particles before returning them to the reaction zone R1.

La figure 3 illustre un troisième mode de réalisation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Ce mode de réalisation est notamment adapté au cas où la granulométrie des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et celle des particules de NiO est similaire, et au cas où la masse active n'est pas un mélange de particules distinctes de NiO et de minerai de manganèse, mais comprend des particules formées par un même matériau comprenant du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite dopé avec du nickel. Selon ce troisième mode de réalisation, on met en contact, les charges hydrocarbonées provenant d'une conduite 1 avec les particules de la masse active oxydoréductrice arrivant par une conduite 308 dans un état oxydé, dans une première zone de réaction R1 opérant en lit fluidisé dense. On effectue ensuite une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction R1 en présence des particules de la masse active oxydo-réductrice, dans une seconde zone de réaction R2. L'effluent gazeux issu de la combustion et contenant les particules de la masse active est ensuite envoyé par une conduite 8 dans un premier séparateur gaz-solide S1, par exemple un cyclone, duquel est extrait le gaz de combustion par un conduit 18 et un flux de particules par un conduit 301. Ce dernier est divisé dans une première zone de division R3 opérant en lit fluidisé en un premier sous-flux renvoyé par une conduite 302 vers la seconde zone de réaction R2 où il est avantageusement recyclé, et un deuxième sous-flux allant dans une zone d'oxydation R4 par le biais d'une conduite 303. Le recyclage du premier sous-flux permet d'augmenter la forme activée Ni du dopant dans la zone de réaction R2. Les particules du deuxième sous-flux sont ré-oxydées dans la zone d'oxydation R4, puis renvoyées vers la zone de réduction R1. Pour cela, on récupère d'abord les particules de la masse active par le biais d'un séparateur solide-gaz S2 de type cyclone, qui sont ensuite envoyées par une conduite 306 vers une deuxième zone de division R5 opérant en lit fluidisé. Dans cette zone R5, le flux de particules de la masse active issu de la zone d'oxydation R4 est divisé en un troisième sous- flux allant de nouveau dans la zone d'oxydation R4 par une conduite 307, pour être davantage ré-oxydé, et un quatrième sous-flux allant dans la première zone de réaction R1 par une conduite 308. La masse oxydo-réductrice peut être introduite initialement dans la zone d'oxydation R4 (non représenté). Un appoint en masse oxydo-réductrice peut également être réalisé à ce niveau en cours d'opération, par exemple de manière à compenser un phénomène d'attrition. La première zone de division R3 peut avoir une fonction d'élutriation dans le cas de la combustion de charges solides, pour la récupération des imbrûlés solides, qui seront de préférence renvoyés vers la zone de réaction R1 (non représenté), De préférence, des échanges de chaleur sont réalisés dans la première zone de division R3 et dans la deuxième zone de division R5, où les conditions de fluidisation lente favorisent l'échange thermique et limite l'usure des internes. De manière alternative, ces échanges de chaleur peuvent être réalisés à l'aide d'échangeurs de chaleur externes, ou d'échangeurs de chaleur situés en paroi des réacteurs air et/ou fuel (R2, R4).FIG. 3 illustrates a third embodiment for implementing the method according to the invention. This embodiment is particularly adapted to the case where the particle size of the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and that of the NiO particles is similar, and in the case where the active mass is not a mixture of distinct particles of NiO and of manganese ore, but comprises particles formed from the same material comprising natural nickel-pyrolusite type ore of manganese. According to this third embodiment, the hydrocarbon feedstocks coming from a pipe 1 are brought into contact with the particles of the oxidoreductant active mass arriving via a pipe 308 in an oxidized state, in a first reaction zone R 1 operating in a fluidized bed. dense. Next, combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone R1 in the presence of the particles of the oxido-reducing active mass, is carried out in a second reaction zone R2. The gaseous effluent resulting from the combustion and containing the particles of the active mass is then sent via a pipe 8 into a first gas-solid separator S1, for example a cyclone, from which the combustion gas is extracted via a pipe 18 and a particle stream through a conduit 301. The latter is divided into a first division zone R3 operating in a fluidized bed in a first sub-flow returned by a pipe 302 to the second reaction zone R2 where it is advantageously recycled, and a second sub-flow going into an oxidation zone R4 through a pipe 303. The recycling of the first sub-flow makes it possible to increase the activated form Ni of the dopant in the reaction zone R2. The particles of the second sub-flux are reoxidized in the oxidation zone R4 and then returned to the reduction zone R1. For this, the particles of the active mass are first recovered by means of a solid-gas separator S2 of the cyclone type, which are then sent through line 306 to a second division zone R5 operating in a fluidized bed. In this zone R5, the particle flow of the active mass from the oxidation zone R4 is divided into a third sub-flow going back into the oxidation zone R4 via a pipe 307, to be further re-oxidized. , and a fourth sub-flow going into the first reaction zone R1 via a pipe 308. The redox mass can be introduced initially into the oxidation zone R4 (not shown). A booster redox mass can also be performed at this level during operation, for example to compensate for an attrition phenomenon. The first division zone R3 may have an elutriation function in the case of the combustion of solid charges, for the recovery of unburnt solids, which will preferably be returned to the reaction zone R1 (not shown). Heat exchanges are carried out in the first division zone R3 and in the second division zone R5, where the slow fluidization conditions favor the heat exchange and limit the wear of the internals. Alternatively, these heat exchanges can be carried out using external heat exchangers, or heat exchangers located at the wall of the air and / or fuel reactors (R2, R4).

Selon ce troisième mode de réalisation, si la masse oxydo-réductrice contient du NiO, celui-ci peut être activé à chaque passage au sein de la seconde zone de réaction R2 lorsque ladite masse provient de la zone d'oxydation R4.According to this third embodiment, if the redox mass contains NiO, it can be activated at each passage within the second reaction zone R2 when said mass comes from the oxidation zone R4.

Exemples Exemple I : Combustion de méthane à 890°C en présence de particules de pyrolusite (exemple donné à titre comparatif) Une charge composée, en volume, de 50 % méthane, 33,3 % d'azote et 16,7 % de vapeur d'eau, ce qui correspond à une puissance nominale de 0,6 kW thermique, est traitée dans un réacteur de 40 mm de diamètre travaillant en batch. Pour la combustion en boucle chimique, sont mises en oeuvre des particules porteuses d'oxygène à base de pyrolusite ayant les propriétés suivantes : - masse volumique : 3250 kg/m3 - capacité de transfert d'oxygène : 6,7 % - diamètre des particules : 208 pm Le taux d'utilisation de la pyrolusite, ROAx, est de 2 %, ce qui signifie que pour chaque 100 grammes d'oxyde, 2 grammes d'oxygène sont utilisés. La température du porteur d'oxygène dans le réacteur varie entre 870°C et 900°C, la 20 température moyenne étant de 890°C. Le temps de séjour apparent du gaz dans le réacteur est de 1 seconde. Ce temps de séjour calculé ne prend pas en compte l'hydrodynamique du lit fluidisé, et correspond au ratio entre la hauteur du lit et la vitesse superficielle du gaz (cette valeur est conservative). La masse oxydo-réductrice est activée par une montée en température de 20°C/minute sous 25 air, jusqu'à une température de 900°C. La figure 4 représente l'évolution de la conversion du méthane Xc (%) sur les 35 premiers cycles d'oxydo-réduction du procédé (Nombre de cycles N en abscisse). Le taux de conversion du méthane Xc correspond au rapport entre la quantité de CO2 formé 30 (en moles), et la quantité de CH4 injectée (en moles), normalisé pour tenir compte du bilan carbone. Initialement, la conversion du méthane s'élève à environ 40 %, puis elle décroit jusqu'à atteindre environ 20 % pour les derniers quatre cycles.EXAMPLES Example I: Combustion of methane at 890 ° C. in the presence of pyrolusite particles (example given for comparison) A compound charge, by volume, of 50% methane, 33.3% of nitrogen and 16.7% of vapor of water, which corresponds to a nominal power of 0.6 kW heat, is treated in a reactor of 40 mm diameter working in batch. For chemical loop combustion, pyrolusite-based oxygen-carrying particles having the following properties are used: - density: 3250 kg / m3 - oxygen transfer capacity: 6.7% - particle diameter The utilization rate of pyrolusite, ROAx, is 2%, which means that for every 100 grams of oxide, 2 grams of oxygen are used. The temperature of the oxygen carrier in the reactor varies between 870 ° C and 900 ° C, the average temperature being 890 ° C. The apparent residence time of the gas in the reactor is 1 second. This calculated residence time does not take into account the hydrodynamics of the fluidized bed, and corresponds to the ratio between the height of the bed and the superficial gas velocity (this value is conservative). The redox mass is activated by a rise in temperature of 20 ° C./minute in air, up to a temperature of 900 ° C. FIG. 4 represents the evolution of the conversion of methane Xc (%) over the first 35 oxidation-reduction cycles of the process (Number of cycles N on the abscissa). The conversion rate of methane Xc corresponds to the ratio between the amount of CO2 formed (in moles), and the amount of CH4 injected (in moles), normalized to take account of the carbon footprint. Initially, the conversion of methane is about 40%, then decreases to about 20% for the last four cycles.

La figure 5 illustre les profils de gaz CH4, CO et CO2 mesurés obtenus en sortie du réacteur pendant la phase de réduction du 10ème cycle d'oxydo-réduction. Les gaz à la sortie sont analysés avec l'analyseur Rosemount NGA2000. Le CO2, le CO et le CH4 sont mesurés avec un spectromètre infra-rouge non dispersif (NDIR), le dioxygène est mesuré à l'aide d'une cellule paramagnétique, et le dihydrogène est mesuré avec un catharomètre. Au début de la réduction on constate un pic de CO2 puis une diminution constante de la conversion du C114.FIG. 5 illustrates the measured CH4, CO and CO2 gas profiles obtained at the outlet of the reactor during the reduction phase of the 10th oxidation-reduction cycle. The gases at the outlet are analyzed with the Rosemount NGA2000 analyzer. The CO2, the CO and the CH4 are measured with a non-dispersive infrared spectrometer (NDIR), the oxygen is measured using a paramagnetic cell, and the dihydrogen is measured with a katharometer. At the beginning of the reduction there is a peak of CO2 and then a constant decrease in the conversion of C114.

Exemple 2 : Préparations réalisées ex-situ, comprenant un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite enrichi en nickel avec du NiO, et des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle Quatre échantillons de 20 g, dont la composition est détaillée dans le tableau 1 ci-dessous, ont été préparés dans des creusets en alumine. Pour ces préparations la source de dioxyde de manganèse est de la pyrolusite ayant les propriétés suivantes : - niasse volumique : 3250 kg/m3 - capacité de transfert d'oxygène : 6.7 % - diamètre des particules : 208 pm Le nickel utilisé est initialement sous la forme Ni(OH)2, et se décompose en NiO entre 400 et 720K. La granulométrie du Ni(OH)2 est comprise entre 5 pm et lOpm. On effectue un mélange des deux poudres. Échantillon 1 2 3 4 Ratio Mn/NI 1 2 3 5 M échantillon (g) 20 20 20 20 M Ni(OH)2(g) 10.3 7.0 5.2 3.5 M Mn02 (g) 9.7 13.0 14.8 16.5 M NI(OH)2 (mol) 0.11 0.08 0.06 0.04 M Mn02 (mol) 0.11 0.15 0.17 0.19 Tableau 125 Les quatre préparations ont été traitées thermiquement à 1050 °C pendant 4 heures dans un four à moufle sous air. Après refroidissement, les échantillons ont été analysés par DRX. Les figures 6A et 6B représentent les diffractogrammes issus de cette analyse pour respectivement les échantillons 1 à 4 (A en abscisse correspondant à l'angle 20 (en degrés) et Cps en ordonnée représentant le nombre de coups lors de la mesure). Ces analyses ont été réalisées sur un appareil à diffraction des rayons X de type Bragg-Brentano de type PANanytical X'Pert PRO MPD 6-8 avec une source Cu-K8 (À=1,5402 À) de puissance 35kV x 35 mA. Ces difractogrammes mettent en évidence la formation d'oxydes métalliques mixtes Mn-Ni, telles que les spinelles NiMn204 et MnNi204, avec une signature caractéristique notamment identifiable avec les raies visibles à 18°, 30° et 35°. Cette signature est d'autant plus nette que les échantillons ont un rapport Mn/Ni haut. Dans cet exemple, les rapports Mn/Ni ont été choisis de manière à caractériser la signature graphique des oxydes métalliques mixtes nickel-manganèse cristallisés selon la structure spinelle qui peuvent être présents dans la masse active selon l'invention. Exemple 3 : Combustion de méthane à 895°C en présence d'un mélange comprenant de la pyrolusite enrichie en nickel et un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle Une charge composée, en volume, de 50 % méthane, 33,3 % d'azote et 16,7 % de vapeur d'eau, ce qui correspond à une puissance nominale de 0.6 kW thermique, est traitée dans un réacteur de 40 mm de diamètre travaillant en batch. Pour la combustion en boucle chimique est mise en oeuvre une masse oxydo-réductrice comprenant un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite mélangé avec un oxyde métallique mixte nickel-manganèse de type spinelle formé selon le protocole décrit à l'exemple 2, à l'exception du fait que la durée d'exposition dans le four à moufle sous air est de 24 heures. Les propriétés de la pyrolusite et du NiO sont celles données dans l'exemple 2. Le mélange pyrolusite/spinelle a été réalisé de manière à ce que le nickel élémentaire de la masse active oxydo-réductrice soit compris entre 0,1 % et 10 % massique. Après refroidissement, le solide est analysé par DRX. Cette analyse a été réalisée sur un appareil à diffraction des rayons X de type Bragg-Brentano de type PANanytical X'Pert PRO MPD e-e avec une source Cu-K8 (À=1,5402 À) de puissance 35kV x 35 mA.EXAMPLE 2 Preparations Ex-Situed, Comprising a Ni-enriched Nickel-enriched Pyrolusite-type Natural Mineral Ore, and Nickel-Manganese Mixed Metal Oxides Filtered According to the Spinel Structure Four 20 g samples, the composition of which is detailed in FIG. Table 1 below, were prepared in alumina crucibles. For these preparations, the source of manganese dioxide is pyrolusite with the following properties: - mass volume: 3250 kg / m3 - oxygen transfer capacity: 6.7% - particle diameter: 208 μm The nickel used is initially under the form Ni (OH) 2, and decomposes to NiO between 400 and 720K. The particle size of the Ni (OH) 2 is between 5 μm and 10 μm. The two powders are mixed. Sample 1 2 3 4 Ratio Mn / NI 1 2 3 5 M sample (g) 20 20 20 20 M Ni (OH) 2 (g) 10.3 7.0 5.2 3.5 M Mn02 (g) 9.7 13.0 14.8 16.5 M NI (OH) 2 (mol) 0.11 0.08 0.06 0.04 M MnO2 (mol) 0.11 0.15 0.17 0.19 Table 125 The four preparations were heat-treated at 1050 ° C for 4 hours in an air-muffle furnace. After cooling, the samples were analyzed by XRD. FIGS. 6A and 6B show the diffractograms resulting from this analysis for samples 1 to 4 respectively (A on the abscissa corresponding to the angle 20 (in degrees) and Cps on the ordinate representing the number of shots during the measurement). These analyzes were carried out on a Bragg-Brentano type X-ray diffraction device of the PANanytical X'Pert PRO MPD 6-8 type with a Cu-K8 source (λ = 1.5402 Å) of power 35kV x 35 mA. These difractograms show the formation of Mn-Ni mixed metal oxides, such as spinels NiMn204 and MnNi204, with a characteristic signature that can be identified with visible lines at 18 °, 30 ° and 35 °. This signature is even more clear that the samples have a high Mn / Ni ratio. In this example, the Mn / Ni ratios have been chosen so as to characterize the graphical signature of the crystalline nickel-manganese mixed metal oxides according to the spinel structure that may be present in the active mass according to the invention. Example 3: Combustion of methane at 895 ° C. in the presence of a mixture comprising nickel-enriched pyrolusite and a mixed nickel-manganese mixed metal oxide according to the spinel structure A compound charge, by volume, of 50% methane, 33, 3% of nitrogen and 16.7% of water vapor, which corresponds to a nominal power of 0.6 kW heat, is treated in a reactor of 40 mm diameter working in batch. For the chemical loop combustion, an oxido-reducing mass comprising a natural manganese ore of the pyrolusite type mixed with a mixed nickel-manganese metal oxide of spinel type formed according to the protocol described in Example 2, is used. except that the exposure time in the air muffle furnace is 24 hours. The properties of pyrolusite and NiO are those given in Example 2. The pyrolusite / spinel mixture was made in such a way that the elemental nickel of the redox active mass is between 0.1% and 10%. mass. After cooling, the solid is analyzed by XRD. This analysis was performed on a Bragg-Brentano type X-ray diffraction type PANanytical X'Pert PRO MPD e-e with a Cu-K8 source (λ = 1.5402 Å) of power 35kV x 35 mA.

La figure 7 représente le diffractogramme issu de cette analyse (A en abscisse correspondant à l'angle 20 (en degrés) et Cps en ordonnée représentant le nombre de coups lors de la mesure). La figure 7 montre la présence, avec les mêmes raies caractéristiques identifiés dans les figures 6A à 6D), d'un oxyde mixte Ni/Mn de type spinelle NiMn204. D'autres composés sont présents dans l'échantillon, identifiables part la présence d'autres raies caractéristiques. Il s'agit de la Bunsenite NiO, de deux types d'oxydes de manganèse Mn304 (hausmannite tétragonale centrée et hausmannite cubique face centrée), de la bixbyite Mn203.FIG. 7 represents the diffractogram resulting from this analysis (A on the abscissa corresponding to the angle 20 (in degrees) and Cps on the ordinate representing the number of strokes during the measurement). FIG. 7 shows the presence, with the same characteristic lines identified in FIGS. 6A to 6D), of a NiMn 2 O 4 mixed Ni / Mn mixed oxide. Other compounds are present in the sample, identifiable by the presence of other characteristic lines. It is Bunsenite NiO, two types of manganese oxides Mn304 (centered tetragonal hausmannite and centered face cubic hausmannite), of the Mn203 bixbyite.

Le taux d'utilisation de la pyrolusite, ROAx, est de 2 % c'est à dire que pour chaque 100 grammes d'oxyde, 2 grammes d'oxygène sont utilisés. La température du porteur d'oxygène dans le réacteur varie entre 870°C et 920°C, la 15 température moyenne étant de 895°C. Le temps de séjour apparent du gaz dans le réacteur est de 1 seconde. Ce temps de séjour calculé ne prend pas en compte l'hydrodynamique du lit fluidisé, et correspond au ratio entre la hauteur du lit et la vitesse superficielle du gaz La masse oxydo-réductrice est activée par une montée en température de 20°C/minute sous 20 air, jusqu'à une température de 900°C. La figure 8 décrit l'évolution de la conversion du méthane Xc (%) sur les 100 premiers cycles d'oxydo-réduction du procédé (Nombre de cycles N en abscisse). Le taux de conversion du méthane Xc correspond au rapport entre la quantité de CO2 formé 25 (en moles), et la quantité de CH4 injectée (en moles), normalisé pour tenir compte du bilan carbone. Les mêmes appareils de mesure que ceux décrits pour les autres exemples sont utilisés. Initialement, la conversion du méthane s'élève à environ 50 %, puis elle augmente pour se 30 stabiliser très rapidement vers la valeur élévée de 75%, dès les premiers cycles d'oxydo- réduction. La conversion carbone est donc 3,5 fois plus élevée que dans l'exemple 1, ce qui illustre bien les effets de synergie de l'oxyde de manganèse issu d'un minerai naturel de type pyrolusite et du nickel, avec la présence d'un oxyde mixte nickel-manganèse sous forme de spinelle, pendant l'oxydation (transport d'oxygène et catalyse de la décomposition du 35 méthane).The pyrolusite utilization rate, ROAx, is 2%, that is to say that for each 100 grams of oxide, 2 grams of oxygen are used. The temperature of the oxygen carrier in the reactor varies between 870 ° C and 920 ° C, the average temperature being 895 ° C. The apparent residence time of the gas in the reactor is 1 second. This calculated residence time does not take into account the hydrodynamics of the fluidized bed, and corresponds to the ratio between the height of the bed and the superficial gas velocity. The redox mass is activated by a rise in temperature of 20 ° C./minute. under air, up to a temperature of 900 ° C. FIG. 8 describes the evolution of the conversion of methane Xc (%) over the first 100 oxidation-reduction cycles of the process (Number of cycles N on the abscissa). The conversion rate of methane Xc corresponds to the ratio between the amount of CO2 formed (in moles), and the amount of CH4 injected (in moles), standardized to take account of the carbon footprint. The same measuring devices as those described for the other examples are used. Initially, the conversion of methane amounts to about 50%, then increases to stabilize very rapidly to the high value of 75%, from the first oxidation-reduction cycles. The carbon conversion is thus 3.5 times higher than in Example 1, which illustrates the synergistic effects of the manganese oxide from a pyrolusite-type natural ore and nickel, with the presence of a nickel-manganese mixed oxide in the form of spinel during the oxidation (oxygen transport and catalysis of the decomposition of methane).

La Figure 9 illustre les profils de CH4, de CO et de CO2 obtenus en sortie du réacteur pendant la phase de réduction du 10eme cycle d'oxydo-réduction. Les mêmes appareils de mesure que ceux décrits pour les autres exemples sont utilisés. Lors de ce 1 Cerne cycle d'oxydo-réduction, la conversion du méthane est relativement stabilisée, au vu des données présentées à la figure 8. Au début de la réduction, on constate un pic de CO2 puis une augmentation de la conversion du CH4 en fonction du temps.Figure 9 illustrates the CH4, CO and CO2 profiles obtained at the outlet of the reactor during the reduction phase of the 10th oxidation-reduction cycle. The same measuring devices as those described for the other examples are used. At this time, the conversion of methane is relatively stable, given the data presented in Figure 8. At the beginning of the reduction, a peak of CO2 is observed and then an increase in the conversion of CH4 according to the time.

Claims (23)

REVENDICATIONS1. Masse active oxydo-réductrice pour procédé d'oxydo-réduction en boucle chimique comprenant: un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02, ledit minerai étant enrichi en nickel, et un oxyde métallique mixte nickel-manganèse cristallisé selon la structure spinelle, ladite masse active oxydo-réductrice se présentant sous forme de particules.REVENDICATIONS1. Redox active mass for a chemical loop oxidation-reduction process comprising: a pyrolusite-type natural manganese ore initially comprising at least 60% by weight of MnO 2, said ore being enriched in nickel, and a nickel-manganese mixed metal oxide crystallized according to the spinel structure, said oxido-reducing active mass being in the form of particles. 2. Masse active oxydo-réductrice selon la revendication 1, comprenant de 0,1 % à 10 % massique de Ni élémentaire.2. Redox active mass according to claim 1, comprising from 0.1% to 10% by mass of elemental Ni. 3. Masse active oxydo-réductrice selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle la teneur initiale en Mn02 du minerai de manganèse de type pyrolusite est comprise entre 70 % et 90 % massique, de préférence comprise entre 76 % et 82 % massique.3. Redox active mass according to one of claims 1 and 2, wherein the initial MnO 2 content of the pyrolusite-type manganese ore is between 70% and 90% by weight, preferably between 76% and 82%. mass. 4. Masse active oxydo-réductrice selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'oxyde métallique mixte nickel-manganèse répond à la formule NiMn204 ou MnNi204, de préférence à la formule NiMn204.4. Redox active mass according to one of the preceding claims, wherein the nickel-manganese mixed metal oxide has the formula NiMn204 or MnNi204, preferably the formula NiMn204. 5. Masse active oxydo-réductrice selon l'une des revendications précédentes, comprenant un mélange de particules du minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et de particules de NiO.5. Redox active mass according to one of the preceding claims, comprising a mixture of particles of the natural ore of pyrolusite-type manganese and NiO particles. 6. Masse active oxydo-réductrice selon l'une des revendications précédentes, ayant une granulométrie telle que plus de 90 % des particules de la masse active ont une taille comprise entre 100 pm et 500 pm, de préférence comprise entre 150 pm et 300 pm.6. Redox active mass according to one of the preceding claims, having a particle size such that more than 90% of the particles of the active mass have a size between 100 pm and 500 pm, preferably between 150 pm and 300 pm . 7. Procédé de combustion de charges hydrocarbonées solides, liquides ou gazeuses par oxydo-réduction en boucle chimique utilisant une masse active oxydo-réductrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.7. A process for the combustion of solid hydrocarbon feeds, liquid or gaseous by chemical redox oxidation using an oxido-reducing active mass according to any one of claims 1 to 6. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la masse active oxydo-réductrice subit un traitement thermique à haute température, de préférence à une températurecomprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée de préférence comprise entre 0,5 heure et 10 jours.8. The process as claimed in claim 7, in which the oxido-reducing active mass undergoes a heat treatment at a high temperature, preferably at a temperature between 800 ° C. and 1200 ° C., for a duration of preferably between 0.5 hours and 10 days. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le traitement thermique de la masse active oxydo-réductrice est réalisé in situ dans une installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre.9. The method of claim 8, wherein the heat treatment of the redox active mass is performed in situ in a chemical loop combustion plant in which the method is implemented. 10. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le traitement thermique de la masse active oxydo-réductrice est réalisé ex situ en dehors d'une installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre.10. The method of claim 8, wherein the heat treatment of the redox active mass is performed ex situ outside a chemical loop combustion plant in which the method is implemented. 11. Procédé selon l'une des revendication 7 à 10, dans lequel la masse active est mise sous forme de particules ayant une granulométrie adaptée à une mise en oeuvre en lit fluidisé.11. Method according to one of claims 7 to 10, wherein the active mass is formed into particles having a particle size suitable for implementation in a fluidized bed. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel le minerai naturel de manganèse est préalablement broyé et tamisé afin d'obtenir des particules de granulométrie compatible avec une mise en oeuvre en lit fluidisé, et dans lequel le nickel provient de l'oxyde de nickel NiO choisi tel qu'il soit sous forme de particules de granulométrie également compatible avec une mise en oeuvre en lit fluidisé.12. The method of claim 11, wherein the natural manganese ore is previously milled and sieved to obtain particles of particle size compatible with a fluidized bed implementation, and wherein the nickel comes from nickel oxide. NiO chosen as it is in the form of particle size distribution also compatible with a fluidized bed implementation. 13. Procédé selon l'une des revendication 7 à 12, dans lequel : - on met en contact, dans une première zone de réaction (R1) opérant en lit fluidisé dense, les charges hydrocarbonées, avec les particules de la masse active oxydo-réductrice; - on effectue, dans une seconde zone de réaction (R2), une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction (R1) en présence des particules de la masse active oxydo-réductrice; - on effectue, dans une première zone de division (R3) opérant en lit fluidisé, une division du flux de particules de la masse active issu de la seconde zone de réaction (301) en un premier sous-flux allant de nouveau dans la seconde zone de réaction (R2) et un deuxième sous-flux allant dans une zone d'oxydation (R4); - on effectue une réoxydation des particules de la masse active dans la zone d'oxydation (R4) avant de les renvoyer vers la première zone de réaction (R1);- on effectue, dans une deuxième zone de division (R5) opérant en lit fluidisé, une division du flux de particules de la masse active issu de la zone d'oxydation (R4) en un troisième sous-flux allant de nouveau dans la zone d'oxydation (R4) et un quatrième sous- flux allant dans la première zone de réaction (R1).13. Method according to one of claims 7 to 12, wherein: in a first reaction zone (R1) operating in a dense fluidized bed, the hydrocarbon feeds are brought into contact with the particles of the oxidized active mass. reductive; in a second reaction zone (R2), combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone (R1) in the presence of the particles of the oxido-reducing active mass; in a first division zone (R3) operating in fluidized bed, a division of the particle stream of the active mass from the second reaction zone (301) into a first sub-flow going back into the second reaction zone (R2) and a second sub-flow going into an oxidation zone (R4); - Reoxidation of the particles of the active mass in the oxidation zone (R4) before returning them to the first reaction zone (R1) - is carried out in a second division zone (R5) operating in a bed fluidized, a division of the particle flow of the active mass from the oxidation zone (R4) into a third sub-flow going back into the oxidation zone (R4) and a fourth sub-flow going into the first reaction zone (R1). 14. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la granulométrie des particules de NiO est différente de la granulométrie des particules de minerai naturel de manganèse telle que la taille des particules de NiO soit supérieure ou inférieure à celle des particules de minerai naturel de manganèse.The method of claim 12, wherein the particle size of the NiO particles is different from the particle size of the natural manganese ore particles such that the particle size of NiO is greater or less than that of the natural manganese ore particles. 15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel: - on met en contact, dans une première zone de réaction (R1) opérant en lit fluidisé dense, les charges hydrocarbonées avec les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO; - on effectue, dans une seconde zone de réaction (R2), une combustion des effluents gazeux issus de la première zone de réaction (R1) en présence des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et des particules de NiO; - on sépare, dans une zone de séparation (S3), les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO au sein d'un mélange issu de la zone (R2) comprenant du gaz de combustion, les particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite et les particules de NiO; - on effectue une ré-oxydation des particules de minerai naturel de manganèse de type pyrolusite dans une zone d'oxydation (R4) avant de les renvoyer vers la première zone de réaction (R1).15. The method of claim 14, wherein: in a first reaction zone (R1) operating in a dense fluidized bed, the hydrocarbon feeds are contacted with the particles of natural ore of pyrolusite-type manganese and the particles of NiO; in a second reaction zone (R2), combustion of the gaseous effluents from the first reaction zone (R1) is carried out in the presence of natural pyrolusite type ore particles and NiO particles; separating, in a separation zone (S3), the particles of natural pyrolusite-type manganese ore and the NiO particles in a mixture originating from the zone (R2) comprising flue gas, the particles of pyrolusite-type natural manganese ore and NiO particles; the pyrolusite-type natural ore particles are re-oxidized in an oxidation zone (R4) before being returned to the first reaction zone (R1). 16. Procédé selon l'une des revendications 7 à 15, dans lequel la masse active d'oxydoréduction est activée par une montée progressive en température sous atmosphère oxydante jusqu'à une température supérieure ou égale à 600°C, de préférence supérieure ou égale à 800°C, encore plus préférentiellement supérieure ou égale à 900°C.16. Method according to one of claims 7 to 15, wherein the active redox mass is activated by a gradual rise in temperature under an oxidizing atmosphere to a temperature greater than or equal to 600 ° C, preferably greater than or equal to at 800 ° C, still more preferably greater than or equal to 900 ° C. 17. Procédé selon la revendication 16, dans lequel la montée progressive en température sous atmosphère oxydante est réalisée à une vitesse comprise entre 5°C/h et 100°C/h.3517. The method of claim 16, wherein the gradual rise in temperature under an oxidizing atmosphere is carried out at a speed between 5 ° C / h and 100 ° C / h.35. 18. Procédé selon l'une des revendications 7 à 17, dans lequel dans lequel la masse active oxydo-réductrice est activée dans une installation de combustion en boucle chimique dans laquelle le procédé est mis en oeuvre.18. The method as claimed in one of claims 7 to 17, wherein the oxido-reducing active mass is activated in a chemical loop combustion plant in which the process is carried out. 19. Procédé selon l'une des revendications 7 à 18, dans lequel la masse active d'oxydo- réduction est utilisée pour la combustion d'hydrocarbures gazeux.19. Method according to one of claims 7 to 18, wherein the active redox active mass is used for the combustion of gaseous hydrocarbons. 20. Procédé selon l'une des revendications 7 à 19, dans lequel la masse active oxydoréductrice est réduite au contact des charges hydrocarbonées dans une zone de réduction de la boucle chimique, et dans lequel le débit de circulation de la masse active oxydo-réductrice mesuré à l'entrée de ladite zone de réduction est compris entre 30 et 100 kg/h par kg/h d'oxygène consommé dans la zone de réduction.20. Method according to one of claims 7 to 19, wherein the oxidoreductant active mass is reduced in contact with the hydrocarbon feedstock in a reduction zone of the chemical loop, and wherein the flow rate of the redox active mass measured at the inlet of said reduction zone is between 30 and 100 kg / h per kg / h of oxygen consumed in the reduction zone. 21. Procédé selon l'une des revendications 7 à 20, dans lequel la réduction de la masse active oxydo-réductrice au contact des charges hydrocarbonées est effectuée à une température comprise entre 600°C et 1400°C.21. Method according to one of claims 7 to 20, wherein the reduction of the oxidoreductive active mass in contact with the hydrocarbon feeds is carried out at a temperature between 600 ° C and 1400 ° C. 22. Procédé selon l'une des revendications 7 à 21 pour le captage du CO2, dans lequel la combustion est totale. 2022. Method according to one of claims 7 to 21 for the capture of CO2, wherein the combustion is total. 20 23. Procédé de préparation d'une masse active oxydo-réductrice selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel on enrichit en nickel un minerai naturel de manganèse de type pyrolusite comprenant initialement au moins 60% massique de Mn02 avec de l'oxyde de nickel NiO, et on expose ledit minerai enrichi en nickel à 25 une température comprise entre 800°C et 1200°C, pendant une durée comprise entre 0,5 heure et 10 jours.23. A process for the preparation of an oxido-reducing active mass according to any one of claims 1 to 6, in which nickel is enriched with a natural manganese ore of the pyrolusite type initially comprising at least 60% by weight of MnO 2 with magnesium oxide. nickel oxide NiO, and said nickel-enriched ore is exposed at a temperature between 800 ° C and 1200 ° C for a period of between 0.5 hours and 10 days.
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