FR3105252A1 - High pressure injection device of an organic resource - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif d’injection (10) de matière organique dans un réacteur de gazéification en eau supercritique, le dispositif comprenant :- deux réservoirs (101, 102) comprenant chacun une extrémité haute (101a, 102a) et une extrémité basse (101b, 102b) ;- un réservoir de fluide de compression (600) ;- un moyen de remplissage (200) permettant de remplir en matière organique l’un et l’autre des deux réservoirs au niveau de leur extrémité basse ;- un moyen de compression (300) permettant de compresser par injection du fluide de compression au niveau de l’extrémité haute de l’un ou l’autre des réservoirs (101, 102), la matière organique présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs ;- un moyen d’injection (400), dans le réacteur, de la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs, et compressé par le fluide de compression. Figure pour l’abrégé : figure 1 .The invention relates to a device (10) for injecting organic matter into a supercritical water gasification reactor, the device comprising:- two tanks (101, 102) each comprising an upper end (101a, 102a) and a lower end (101b, 102b);- a compression fluid reservoir (600);- a filling means (200) making it possible to fill one and the other of the two reservoirs with organic material at their lower end;- a compression means (300) making it possible to compress by injection of the compression fluid at the level of the upper end of one or the other of the reservoirs (101, 102), the organic matter present in one and the other of the two reservoirs; - a means of injecting (400), into the reactor, organic matter likely to be present in one and the other of the two reservoirs, and compressed by the compression fluid. Figure for abstract: figure 1 .
Description
L’invention se rapporte au domaine du retraitement des ressources organiques, par exemple des déchets organiques, et particulièrement des liqueurs noires ou des micro-algues.The invention relates to the field of the reprocessing of organic resources, for example organic waste, and particularly black liquors or micro-algae.
En particulier, la présente invention concerne un dispositif et un procédé destinés à injecter une ressource organique à haute pression, et notamment une pression supérieure à 250 bars, voire 300 bars, dans un réacteur de gazéification en eau supercritique (GESC).In particular, the present invention relates to a device and a method intended to inject an organic resource at high pressure, and in particular a pressure greater than 250 bars, or even 300 bars, into a supercritical water gasification reactor (GESC).
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEUREPRIOR ART
La gazéification en eau supercritique de biomasse humide, comprenant par exemple plus de 70 % d’eau est aujourd’hui bien connue de l’homme et est abondamment décrite dans la littérature.The supercritical water gasification of wet biomass, comprising for example more than 70% water, is now well known to man and is abundantly described in the literature.
Cette technique permet notamment de traiter des ressources organiques parmi lesquelles on trouve les boues de stations d’épurations, les déchets, les micro-algues, la liqueur noire issue de papeterie….This technique makes it possible in particular to treat organic resources, including sludge from wastewater treatment plants, waste, micro-algae, black liquor from paper mills, etc.
Notamment, le traitement de ces matières carbonées par gazéification en eau supercritique permet de transformer ces dernières en un mélange gazeux qui comprend en particulier les espèces gazeuses suivantes: CH4, H2, CO2, CO.In particular, the treatment of these carbonaceous materials by gasification into supercritical water makes it possible to transform the latter into a gaseous mixture which comprises in particular the following gaseous species: CH 4 , H 2 , CO 2 , CO.
La mise en œuvre de ce procédé requiert néanmoins l’injection des matières organiques sous haute pression, et notamment à une pression supérieure à 250 bars, voire 300 bars.The implementation of this process nevertheless requires the injection of organic materials under high pressure, and in particular at a pressure greater than 250 bars, or even 300 bars.
Toutefois, parmi les effluents susceptibles d’être considérés, certains, et notamment les co-digestats, présentent un comportement non Newtonien. En particulier, la viscosité de ce type d’effluent présente une forte variabilité en fonction de la pression qui lui est appliquée. La viscosité peut à cet égard varier entre 110 cPoise et 87000 cPoise.However, among the effluents likely to be considered, some, and in particular the co-digestates, exhibit non-Newtonian behavior. In particular, the viscosity of this type of effluent presents a high variability depending on the pressure applied to it. The viscosity in this respect can vary between 110 cPoise and 87000 cPoise.
Ainsi, les pompes à piston, bien que largement mises en œuvre dans les domaines du bâtiment ou du pétrole tel que décrit dans les documents [1], [2] et [3] cités à la fin de la description, ne répondent pas aux exigences inhérentes à la gazéification en eau supercritique.Thus, piston pumps, although widely implemented in the fields of building or oil as described in documents [1], [2] and [3] cited at the end of the description, do not meet the inherent requirements of supercritical water gasification.
En particulier, ces pompes ne permettent pas d’injecter les matières organiques à des pressions supérieures à 200 bars.In particular, these pumps cannot inject organic materials at pressures greater than 200 bar.
Par ailleurs, les matières organiques, en plus de leur comportement non newtonien, sont sujettes à une désorption d’eau lorsqu’elles sont comprimées par ce type de pompe.Furthermore, organic materials, in addition to their non-Newtonian behavior, are subject to water desorption when compressed by this type of pump.
De manière alternative, des solutions de convoyage/transfert, décrites dans les documents [4] et [5] cités à la fin de la description, ont pu être proposées. Toutefois, à l’instar des pompes à piston, ces solutions ne permettent pas d’atteindre les pressions d’injection requises.Alternatively, conveying/transfer solutions, described in documents [4] and [5] cited at the end of the description, have been proposed. However, like piston pumps, these solutions cannot achieve the required injection pressures.
D’autres dispositifs de pressurisation et d’injection ont été développés pour l’injection à haute pression de fluides tels que l’eau et l’huile. Parmi ces dispositifs figurent les pompes à engrenages, les pompes à membrane, ou encore les pompes à clapets ou à bille LEWA. Ces dispositifs sont largement utilisés à l’échelle industrielle pour la gazéification en eau supercritique avec injection d’oxygène pour la destruction de produits chimiques liquides.Other pressurization and injection devices have been developed for the high pressure injection of fluids such as water and oil. These devices include gear pumps, diaphragm pumps, or LEWA valve or ball pumps. These devices are widely used on an industrial scale for supercritical water gasification with oxygen injection for the destruction of liquid chemicals.
Cependant, ces dispositifs ne permettent pas un dosage fin et optimisé des matières organiques injectés dans le réacteur de gazéification en eau supercritique. Notamment, ces dispositifs de pressurisation mettent en œuvre une dilution des matières organiques qui est consommatrice de grandes quantités d’eau difficilement recyclable.However, these devices do not allow fine and optimized metering of the organic materials injected into the supercritical water gasification reactor. In particular, these pressurization devices implement a dilution of organic matter which consumes large quantities of water that is difficult to recycle.
Par ailleurs, les matières organiques comprennent une large proportion de matières solides, notamment des particules abrasives qui sont susceptibles d’endommager les dispositifs de pressurisation, et ainsi entraîner de longues périodes de maintenance.In addition, organic materials include a large proportion of solid materials, including abrasive particles that are likely to damage the pressurization devices, and thus lead to long maintenance periods.
Un but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de pressurisation d’une matière organique permettant d’imposer à cette dernière une pression d’au moins 250 bars, voire d’au moins 300 bars, en vue de son injection dans un réacteur de gazéification en eau supercritique.An object of the present invention is therefore to provide a device for pressurizing an organic material making it possible to impose on the latter a pressure of at least 250 bars, or even at least 300 bars, with a view to injecting it into a supercritical water gasification reactor.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de pressurisation d’une matière organique plus robuste, et permettant de limiter toute défaillance susceptible d’intervenir en présence de matière solide.Another object of the present invention is to propose a device for pressurizing a more robust organic matter, and making it possible to limit any failure likely to occur in the presence of solid matter.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de pressurisation d’une matière organique qui permet un dosage précis de ce dernier en vue de son injection dans un réacteur de gazéification en eau supercritique.Another object of the present invention is to propose a device for pressurizing an organic matter which allows precise metering of the latter with a view to its injection into a supercritical water gasification reactor.
Les buts de l’invention sont, au moins en partie, atteints par un dispositif d’injection sous haute pression de matière organique dans un réacteur de gazéification en eau supercritique, le dispositif comprenant:
- deux réservoirs de forme tubulaire comprenant chacun une extrémité haute et une extrémité basse;
- un moyen de remplissage permettant de remplir en matière organique sélectivement l’un et l’autre des deux réservoirs au niveau de leur extrémité basse;
- un moyen de compression permettant de compresser sélectivement, par injection d’un fluide de compression au niveau de l’extrémité haute de l’un ou l’autre des réservoirs, la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs, le fluide de compression étant un fluide organique immiscible dans la matière organique;
- un moyen d’injection, dans le réacteur, de la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs, et compressé par le fluide de compression.The aims of the invention are, at least in part, achieved by a device for injecting organic matter under high pressure into a supercritical water gasification reactor, the device comprising:
- two tubular reservoirs each comprising an upper end and a lower end;
- A filling means for selectively filling with organic matter one and the other of the two reservoirs at their lower end;
- a compression means making it possible to selectively compress, by injecting a compression fluid at the level of the upper end of one or the other of the reservoirs, the organic matter likely to be present in one and the the other of the two reservoirs, the compression fluid being an organic fluid immiscible in the organic matter;
- A means for injecting, into the reactor, organic matter likely to be present in one and the other of the two reservoirs, and compressed by the compression fluid.
Selon un mode de mise en œuvre, le moyen de remplissage comprend une pompe de remplissage ainsi que deux conduits de remplissage, associés chacun à une vanne de vanne de remplissage, destinés à injecter, sélectivement, la matière organique dans l’un ou l’autre des deux réservoirs.According to one mode of implementation, the filling means comprises a filling pump as well as two filling conduits, each associated with a filling valve valve, intended to selectively inject the organic matter into one or the other of the two tanks.
Selon un mode de mise en œuvre, moyen de compression comprend une pompe de compression ainsi que deux conduits de compression, associés chacun à une vanne de compression, destinés à injecter sélectivement du fluide de compression à haute pression dans l’un et l’autre des deux réservoirs.According to one mode of implementation, the compression means comprises a compression pump as well as two compression conduits, each associated with a compression valve, intended to selectively inject high pressure compression fluid into one and the other. of the two tanks.
Selon un mode de mise en œuvre, ledit dispositif comprend en outre un moyen de recyclage du fluide de compression injecté à haute pression dans l’un et l’autre des deux réservoirs, et pourvu d’un conduit de recyclage destiné à prélever ledit fluide de compression au niveau de l’extrémité haute desdits réservoirs.According to one mode of implementation, said device further comprises a means for recycling the compression fluid injected at high pressure into one and the other of the two reservoirs, and provided with a recycling conduit intended to collect said fluid compression at the upper end of said reservoirs.
Selon un mode de mise en œuvre, le conduit de recyclage est agencé pour imposer une recirculation du fluide de compression dans le moyen de compression.According to one mode of implementation, the recycling duct is arranged to impose recirculation of the compression fluid in the compression means.
Selon un mode de mise en œuvre, le moyen de recyclage comprend deux vannes de recyclage permettant de prélever le fluide de compression sélectivement dans l’un et l’autre des réservoirs.According to one mode of implementation, the recycling means comprises two recycling valves making it possible to withdraw the compression fluid selectively from one and the other of the reservoirs.
Selon un mode de mise en œuvre, le moyen de recyclage comprend un réservoir tampon destiné à stocker le fluide de compression prélevé dans l’un et l’autre des réservoirs.According to one mode of implementation, the recycling means comprises a buffer tank intended to store the compression fluid taken from one and the other of the tanks.
Selon un mode de mise en œuvre, le moyen de compression est agencé pour prélever le fluide de compression stocké dans le réservoir tampon en vue de l’injecter sous pression dans l’un ou l’autre des réservoirs.According to one mode of implementation, the compression means is arranged to withdraw the compression fluid stored in the buffer tank with a view to injecting it under pressure into one or the other of the tanks.
Selon un mode de mise en œuvre, les réservoirs forment chacun un serpentin.According to one mode of implementation, the reservoirs each form a serpentine.
Selon un mode de mise en œuvre, les réservoirs forment un tube de longueur L et de diamètre D, et de sorte que le rapport de la longueur L sur le diamètre D est supérieur à 30.According to one mode of implementation, the reservoirs form a tube of length L and diameter D, and so that the ratio of the length L to the diameter D is greater than 30.
Selon un mode de mise en œuvre, le diamètre D est inférieur à 500 mm, voire inférieur 250 mm.According to one mode of implementation, the diameter D is less than 500 mm, or even less than 250 mm.
L’invention concerne également une installation de gazéification en eau supercritique d’une matière organique qui comprend:
- un réacteur de gazéification en eau supercritique
- le dispositif d’injection selon la présente invention.The invention also relates to an installation for the supercritical water gasification of an organic matter which comprises:
- a supercritical water gasification reactor
- the injection device according to the present invention.
L’invention concerne également un procédé d’injection de matière organique à haute pression dans un réacteur de gazéification en eau supercritique mettant en œuvre le dispositif d’injection selon la présente invention,The invention also relates to a process for injecting organic matter at high pressure into a supercritical water gasification reactor implementing the injection device according to the present invention,
le procédé comprenant des cycles de remplissage/injection exécutés de manière à injecter dans le réacteur, et à partir des réservoirs, la matière organique de manière essentiellement continue et à haute pression,the process comprising filling/injection cycles carried out so as to inject into the reactor, and from the reservoirs, the organic material in an essentially continuous manner and at high pressure,
chaque cycle de remplissage/injection comprenant une phase de remplissage en matière organique de l’un ou l’autre des réservoirs, suivie d’une phase d’injection, dans le réacteur, de ladite matière organique soumise à la haute pression imposée par du fluide de compression injecté par le moyen de compression.each filling/injection cycle comprising a phase of filling one or the other of the reservoirs with organic matter, followed by a phase of injecting, into the reactor, said organic matter subjected to the high pressure imposed by the compression fluid injected by the compression means.
Selon un mode de mise en œuvre, lors de la phase de remplissage d’un des réservoirs, le fluide de compression susceptible d’être présent dans ce dernier est évacué.According to one mode of implementation, during the filling phase of one of the reservoirs, the compression fluid likely to be present in the latter is evacuated.
Selon un mode de mise en œuvre, le fluide de compression évacué lors de la phase de remplissage est réinjecté dans le moyen de compression.According to one mode of implementation, the compression fluid evacuated during the filling phase is reinjected into the compression means.
Selon un mode de mise en œuvre, la phase d’injection comprend la compression de la matière organique, injecté lors de la phase de remplissage, par le fluide de compression injecté par le moyen de compression, à une pression supérieure à 250 bars, voire supérieure à 300 bars, et l’injection de la matière organique dans le réacteur via le moyen d’injection.According to one mode of implementation, the injection phase comprises the compression of the organic material, injected during the filling phase, by the compression fluid injected by the compression means, at a pressure greater than 250 bars, or even greater than 300 bars, and the injection of the organic material into the reactor via the injection means.
Selon un mode de mise en œuvre, la phase d’injection comprend l’injection complète de la matière organique présente dans le réservoir concerné, ainsi qu’une fraction du fluide de compression injecté par le moyen de compression dans ledit réservoir.According to one mode of implementation, the injection phase comprises the complete injection of the organic matter present in the reservoir concerned, as well as a fraction of the compression fluid injected by the compression means into said reservoir.
Selon un mode de mise en œuvre, dès lors qu’un des réservoirs est en phase de remplissage, l’autre est en phase d’injection.According to one mode of implementation, when one of the reservoirs is in the filling phase, the other is in the injection phase.
Selon un mode de mise en œuvre, le fluide de compression est également injecté dans le réacteur en vue de sa gazéification en eau supercritique.According to one mode of implementation, the compression fluid is also injected into the reactor with a view to its gasification into supercritical water.
Selon un mode de mise en œuvre, le fluide de compression comprend au moins un des fluides choisi parmi: huile moteur, huile alimentaire, huile végétale, ou tout autre type d’huile.According to one mode of implementation, the compression fluid comprises at least one of the fluids chosen from: motor oil, food oil, vegetable oil, or any other type of oil.
Selon un mode de mise en œuvre, la matière organique comprend au moins une des matières choisies parmi: micro-algues, boue de station d’épuration, liqueur noire.According to one mode of implementation, the organic matter comprises at least one of the materials chosen from: micro-algae, sewage treatment plant sludge, black liquor.
D’autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre d’un dispositif d’injection de matière organique à haute pression selon l’invention, donnés à titre d’exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels:Other characteristics and advantages will appear in the following description of a device for injecting organic material at high pressure according to the invention, given by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which:
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED DISCUSSION OF PARTICULAR EMBODIMENTS
Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation de l’invention ont été représentés et sont détaillés. En particulier, la mise en œuvre de la gazéification en eau supercritique n’est pas détaillée.For the sake of clarity, only the elements which are useful for understanding the embodiments of the invention have been represented and are detailed. In particular, the implementation of supercritical water gasification is not detailed.
Sur la figure 1, on peut voir un premier exemple de réalisation d’un dispositif d’injection 10 à haute pression de la matière organique dans un réacteur 11 de gazéification à haute pression.In FIG. 1, a first embodiment of a device 10 for injecting organic matter at high pressure into a reactor 11 for high pressure gasification can be seen.
Par «matière organique», on entend de la matière valorisable qui comprend une fraction de matière carbonée susceptible, par gazéification en eau supercritique, de former un mélange gazeux. Le mélange gazeux peut notamment comprendre du CH4, du H2, du CO2, du CO, des composés du type CxHy.By “organic material” is meant recoverable material which comprises a fraction of carbonaceous material capable, by gasification into supercritical water, of forming a gaseous mixture. The gaseous mixture may in particular comprise CH 4 , H 2 , CO 2 , CO, compounds of the C x H y type.
Il est également entendu, sans qu’il soit nécessaire de le préciser, que la matière organique peut comprendre de l’eau, et se présenter sous la forme d’un liquide visqueux.It is also understood, without it being necessary to specify, that organic matter may include water, and be in the form of a viscous liquid.
A cet égard, la matière organique peut comprendre des micro-algues ou de la liqueur noire.In this regard, the organic material may include micro-algae or black liquor.
Par «haute pression», on entend une pression supérieure à 250 bars, voire supérieure à 300 bars.“High pressure” means a pressure greater than 250 bars, or even greater than 300 bars.
Le dispositif d’injection 10 comprend deux réservoirs dits, respectivement, premier réservoir 101 et deuxième réservoir 102.The injection device 10 comprises two reservoirs called, respectively, first reservoir 101 and second reservoir 102.
Chacun des deux réservoirs présente une forme tubulaire et s’étend entre une extrémité haute 101a, 102a et une extrémité basse 101b, 102b.Each of the two reservoirs has a tubular shape and extends between an upper end 101a, 102a and a lower end 101b, 102b.
Plus particulièrement, les réservoirs 101 et 102 peuvent former un tube de longueur L et de diamètre D, et de sorte que le rapport de la longueur L sur le diamètre D est supérieur à 30. Par exemple, le diamètre D est inférieur à 500 mm, voire inférieur à 250 mm. Les réservoirs 101 et 102 peuvent par ailleurs comprendre de l’inox 316L.More particularly, the tanks 101 and 102 can form a tube of length L and diameter D, and such that the ratio of the length L to the diameter D is greater than 30. For example, the diameter D is less than 500 mm , or even less than 250 mm. Tanks 101 and 102 can also comprise 316L stainless steel.
Toujours à titre d’exemple, la paroi du réservoir peut présenter une épaisseur comprise entre 5 mm et 15 mm, notamment 7,11 mm. Par ailleurs, la longueur L d’un réservoir peut être comprise entre 3 m et 15 m, notamment être égale à 4 m.Still by way of example, the wall of the reservoir may have a thickness of between 5 mm and 15 mm, in particular 7.11 mm. Furthermore, the length L of a tank can be between 3 m and 15 m, in particular be equal to 4 m.
Le dispositif d’injection 10 comprend également un moyen de remplissage 200 qui permet de remplir en matière organique l’un et l’autre du premier 101 et du deuxième 102 réservoir.The injection device 10 also comprises a filling means 200 which makes it possible to fill both the first 101 and the second 102 reservoir with organic matter.
Le remplissage de l’un et l’autre du premier 101 et du deuxième 102 réservoir est notamment exécuté au niveau de l’extrémité basse de chacun des réservoirs 101 et 102.The filling of one and the other of the first 101 and of the second 102 reservoir is notably carried out at the level of the lower end of each of the reservoirs 101 and 102.
À cet égard, le moyen de remplissage 200 peut comprendre une pompe de remplissage 203, destiné à prélever la matière organique d’un réservoir de matière organique 206.In this regard, the filling means 200 may comprise a filling pump 203, intended to withdraw organic matter from an organic matter reservoir 206.
La pompe de remplissage peut par exemple être une pompe de marque NOV et du type C23BC11RMA.The filling pump can for example be a pump of the NOV brand and of the C23BC11RMA type.
Le moyen de remplissage 200 peut également comprendre un premier conduit de remplissage 204 et un deuxième conduit de remplissage 205 dans lesquels la matière organique prélevée par la pompe de remplissage 203 est acheminé vers, respectivement, le premier réservoir 101 et le deuxième réservoir 102.The filling means 200 can also comprise a first filling conduit 204 and a second filling conduit 205 in which the organic matter taken up by the filling pump 203 is routed to, respectively, the first reservoir 101 and the second reservoir 102.
En d’autres termes, le premier conduit de remplissage 204 et le deuxième conduit de remplissage 205 relient la pompe de remplissage 203 et l’extrémité basse 101b, 102b, respectivement, du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102.In other words, the first filling conduit 204 and the second filling conduit 205 connect the filling pump 203 and the lower end 101b, 102b, respectively, of the first reservoir 101 and the second reservoir 102.
Le premier conduit de remplissage 204 et le deuxième conduit de remplissage 205 sont également pourvus, respectivement, d’une première vanne de remplissage 201 et d’une deuxième vanne de remplissage 202.The first filling conduit 204 and the second filling conduit 205 are also provided, respectively, with a first filling valve 201 and a second filling valve 202.
Le dispositif d’injection 10 comprend également un moyen de compression 300 permettant de compresser sélectivement, par injection d’un fluide de compression au niveau de l’extrémité haute 101a, 102b, de l’un ou l’autre du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102, la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs.The injection device 10 also comprises a compression means 300 making it possible to compress selectively, by injecting a compression fluid at the upper end 101a, 102b, of one or the other of the first reservoir 101 and from the second reservoir 102, the organic matter likely to be present in one and the other of the two reservoirs.
À cet égard, le moyen de compression 300 peut comprendre une pompe de compression 303, ainsi qu’un premier conduit de compression 304 et un deuxième conduit de compression 305 dans lesquels du fluide de compression sous haute pression sortant de la pompe de compression 303 est acheminé vers, respectivement, le premier réservoir 101 et le deuxième réservoir 102.In this regard, the compression means 300 may comprise a compression pump 303, as well as a first compression conduit 304 and a second compression conduit 305 in which high pressure compression fluid exiting the compression pump 303 is routed to, respectively, the first reservoir 101 and the second reservoir 102.
Selon la présente invention, le fluide de compression est un fluide organique immiscible dans la matière organique. Par ailleurs, ce fluide de compression peut également être gazéifié selon un procédé de gazéification en eau supercritique.According to the present invention, the compression fluid is an organic fluid immiscible in organic matter. Furthermore, this compression fluid can also be gasified according to a supercritical water gasification process.
A cet égard, le fluide de compression peut comprendre au moins un des fluides choisi parmi: huile moteur, huile alimentaire, huile végétale.In this respect, the compression fluid can comprise at least one of the fluids chosen from: engine oil, food oil, vegetable oil.
Le fluide de compression peut être prélevé dans un réservoir de fluide de compression 600.The compression fluid can be taken from a compression fluid reservoir 600.
La pompe de compression 303 est par exemple une pompe doseuse à membrane associée à des clapets à bille de la marque LEWA.The compression pump 303 is for example a diaphragm metering pump associated with LEWA brand ball valves.
Le premier conduit de compression 304 et le deuxième conduit de compression 305 relient la pompe de compression 303 et l’extrémité haute 101a, 102a, respectivement, du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102.The first compression conduit 304 and the second compression conduit 305 connect the compression pump 303 and the upper end 101a, 102a, respectively, of the first tank 101 and the second tank 102.
Le premier conduit de compression 304 et le deuxième conduit de compression 305 sont également pourvus, respectivement, d’une première vanne de compression 301 et d’une deuxième vanne de compression 302.The first compression conduit 304 and the second compression conduit 305 are also provided, respectively, with a first compression valve 301 and a second compression valve 302.
Le dispositif d’injection 10 comprend également un moyen d’injection 400.The injection device 10 also comprises an injection means 400.
En particulier, le moyen d’injection 400 est destiné à permettre l’injection, dans le réacteur 11, de la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs, et compressé par le fluide de compression injectée par le moyen de compression 300.In particular, the injection means 400 is intended to allow the injection, into the reactor 11, of the organic matter likely to be present in one or the other of the two reservoirs, and compressed by the compression fluid injected by the compression means 300.
À cet égard, le moyen d’injection 400 peut comprendre un premier conduit d’injection 404 et un deuxième conduit d’injection 405 dans lesquels la matière organique sous haute pression sortant de l’extrémité basse 101b, 102b de l’un ou l’autre du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102 est acheminé vers le réacteur.In this respect, the injection means 400 can comprise a first injection conduit 404 and a second injection conduit 405 in which the high pressure organic matter exiting from the lower end 101b, 102b of one or the other of the first tank 101 and the second tank 102 is routed to the reactor.
En d’autres termes, le premier conduit d’injection 404 et le deuxième conduit d’injection 405 relient le réacteur 11 à l’extrémité basse 101b, 102b, respectivement, du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102.In other words, the first injection conduit 404 and the second injection conduit 405 connect the reactor 11 to the lower end 101b, 102b, respectively, of the first reservoir 101 and of the second reservoir 102.
Le premier conduit d’injection 404 et le deuxième conduit d’injection 405 sont également pourvus, respectivement, d’une première vanne d’injection 401 et d’une deuxième vanne d’injection 402.The first injection conduit 404 and the second injection conduit 405 are also provided, respectively, with a first injection valve 401 and a second injection valve 402.
Le dispositif d’injection 10 peut également comprendre un moyen de recyclage 500 du fluide de compression injecté à haute pression dans l’un et l’autre du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102. Le moyen de recyclage 500 est notamment pourvu d’un conduit de recyclage 503 destiné à prélever lefluide de compression injecté dans l’un et l’autre du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir au niveau de leur extrémité haute 101a, 102a.The injection device 10 may also comprise a means 500 for recycling the compression fluid injected at high pressure into one and the other of the first reservoir 101 and of the second reservoir 102. The recycling means 500 is in particular provided with a recycling conduit 503 intended to take the compression fluid injected into one and the other of the first tank 101 and the second tank at their upper end 101a, 102a.
Plus particulièrement, le moyen de recyclage 500 comprend une première vanne de recyclage 501 et une deuxième vanne de recyclage 502 permettant de prélever sélectivement le fluide de compression du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102.More particularly, the recycling means 500 comprises a first recycling valve 501 and a second recycling valve 502 making it possible to selectively withdraw the compression fluid from the first reservoir 101 and from the second reservoir 102.
De manière avantageuse, le conduit de recyclage 500 peut être agencé pour imposer une recirculation du fluide de compression prélevé dans le moyen de compression 300.Advantageously, the recycling conduit 500 can be arranged to impose recirculation of the compression fluid taken from the compression means 300.
Cet agencement permet ainsi de limiter la consommation du fluide de compression et son retraitement.This arrangement thus makes it possible to limit the consumption of the compression fluid and its reprocessing.
Selon un mode de réalisation avantageux, le moyen de recyclage comprend un réservoir tampon 506 destiné à stocker le fluide de compression prélevée dans l’un et l’autre des réservoirs. Toujours selon ce mode de réalisation, le moyen de compression 300 est agencé pour prélever le fluide de compression stockée dans le réservoir tampon 506 en vue de l’injecter sous pression dans l’un ou l’autre du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102.According to an advantageous embodiment, the recycling means comprises a buffer tank 506 intended to store the compression fluid taken from one and the other of the tanks. Still according to this embodiment, the compression means 300 is arranged to withdraw the compression fluid stored in the buffer reservoir 506 with a view to injecting it under pressure into one or the other of the first reservoir 101 and of the second reservoir 102.
La figure 2 illustre un deuxième exemple de réalisation d’un dispositif d’injection 10 à haute pression d’une matière organique dans un réacteur 11 de gazéification à haute pression.FIG. 2 illustrates a second embodiment of a device 10 for injecting high pressure organic matter into a reactor 11 for high pressure gasification.
Ce deuxième exemple diffère du premier exemple en ce que le premier réservoir 101 et le deuxième réservoir 102 forment un serpentin. Cet agencement permet d’augmenter la longueur L de chacun des réservoirs tout en limitant l’espace occupé par le dispositif d’injection 10.This second example differs from the first example in that the first reservoir 101 and the second reservoir 102 form a serpentine. This arrangement makes it possible to increase the length L of each of the reservoirs while limiting the space occupied by the injection device 10.
L’invention concerne également une installation de gazéification en eau supercritique d’une matière organique qui comprendle réacteur 11 de gazéification en eau supercritique, et le dispositif d’injection 10 selon la présente invention.The invention also relates to an installation for the supercritical water gasification of an organic material which comprises the supercritical water gasification reactor 11, and the injection device 10 according to the present invention.
L’invention concerne également un procédé d’injection de matière organique à haute pression dans le réacteur de gazéification en eau supercritique mettant en œuvre le dispositif d’injection 10.The invention also relates to a method for injecting organic matter at high pressure into the supercritical water gasification reactor implementing the injection device 10.
Ce procédé comprend en particulier des cycles de remplissage/injection exécutés de manière à injecter dans le réacteur, et à partir du premier réservoir 101 et du deuxième réservoir 102, la matière organique de manière essentiellement continue et à haute pression.This method comprises in particular filling/injection cycles carried out so as to inject into the reactor, and from the first reservoir 101 and from the second reservoir 102, the organic material in an essentially continuous manner and at high pressure.
A cet égard, chaque cycle de remplissage/injection comprend une phase de remplissage en matière organique du premier réservoir 101 ou du deuxième réservoir 102, suivie d’une phase d’injection, dans le réacteur 11, de ladite matière organique soumise à la haute pression imposée par du fluide de compression injecté par le moyen de compression 300.In this respect, each filling/injection cycle comprises a phase of filling the first reservoir 101 or the second reservoir 102 with organic matter, followed by an injection phase, into the reactor 11, of said organic matter subjected to the high pressure imposed by the compression fluid injected by the compression means 300.
En d’autres termes, dès lors qu’une phase de remplissage est exécutée au niveau d’un du premier et du deuxième réservoir, une phase d’injection est exécutée au niveau de l’autre du premier et du deuxième réservoir. Cet enchaînement permet d’assurer une injection continue de la matière organique dans le réacteur.In other words, when a filling phase is performed at one of the first and second reservoirs, an injection phase is performed at the other of the first and second reservoirs. This sequence ensures continuous injection of organic matter into the reactor.
Ainsi, tel qu’illustré à la figure 3, la phase de remplissage du premier réservoir comprend le prélèvement, par la pompe de remplissage, de matière organique dans le réservoir de matière organique 206. L’ouverture de la première vanne de remplissage 201 et la fermeture de la deuxième vanne de remplissage 202, permet de diriger la matière organique prélevée par la pompe de remplissage dans le premier réservoir 101. Le fluide de compression susceptible d’être présent dans le premier réservoir 101 est par ailleurs évacué au niveau de son extrémité haute 101a dans le moyen de recyclage 500. Cette évacuation du fluide de compression est notamment permise par l’ouverture de la première vanne de recyclage 501 tandis que la deuxième vanne de recyclage reste fermée.Thus, as illustrated in FIG. 3, the filling phase of the first reservoir comprises the removal, by the filling pump, of organic matter from the organic matter reservoir 206. The opening of the first filling valve 201 and the closing of the second filling valve 202, makes it possible to direct the organic matter withdrawn by the filling pump into the first tank 101. The compression fluid likely to be present in the first tank 101 is moreover evacuated at the level of its upper end 101a in the recycling means 500. This evacuation of the compression fluid is in particular permitted by the opening of the first recycling valve 501 while the second recycling valve remains closed.
De manière simultanée (figure 3) à la phase de remplissage du premier réservoir 101, une phase d’injection est exécutée à partir du deuxième réservoir 102. En particulier, l’injection comprend le transfert de la matière organique présente dans le deuxième réservoir 102 vers le réacteur 11.Simultaneously (FIG. 3) with the filling phase of the first tank 101, an injection phase is carried out from the second tank 102. In particular, the injection comprises the transfer of the organic matter present in the second tank 102 to reactor 11.
Cette phase met notamment en œuvre, le moyen de compression 300 qui injecte du fluide de compression à haute pression au niveau de l’extrémité haute 102a du deuxième réservoir 102. Lors de cette phase, la deuxième vanne de 302 est ouverte tandis que la première vanne de compression 301 reste fermée.This phase notably implements the compression means 300 which injects high pressure compression fluid at the level of the upper end 102a of the second tank 102. During this phase, the second valve of 302 is open while the first compression valve 301 remains closed.
L’injection à haute pression du fluide de compression est par ailleurs exécutée au moyen de la pompe de compression 303. La pompe de compression peut à cet égard prélever le fluide de compression dans le réservoir de fluide de compression 600 ou dans le réservoir tampon 506.The high pressure injection of the compression fluid is also carried out by means of the compression pump 303. The compression pump can in this respect take the compression fluid from the compression fluid reservoir 600 or from the buffer reservoir 506 .
Ainsi, lors de cette phase d’injection, la pression exercée par le fluide de compression injecté permet d’imposer une haute pression à la matière organique présente dans le deuxième réservoir 102. L’ouverture de la deuxième vanne d’injection 402, tant en conservant la première vanne d’injection fermée, permet à la matière organique sous haute pression de s’écouler via le deuxième conduit d’injection dans le réacteur 11.Thus, during this injection phase, the pressure exerted by the injected compression fluid makes it possible to impose a high pressure on the organic matter present in the second reservoir 102. The opening of the second injection valve 402, both by keeping the first injection valve closed, allows organic matter under high pressure to flow via the second injection conduit into the reactor 11.
En particulier, lors de l’écoulement de la matière organique sous haute pression, le fluide de compression injecté dans le deuxième réservoir 102 forme un piston fluidique immiscible avec la matière organique. En outre, la considération d’un faible diamètre interne D de réservoir, et notamment inférieur à 500 mm, voire inférieur à 250 mm limite, voire prévient, toute infiltration du fluide de compression entre la paroi interne du réservoir concerné et la matière organique.In particular, during the flow of the organic matter under high pressure, the compression fluid injected into the second reservoir 102 forms a fluidic piston immiscible with the organic matter. In addition, the consideration of a small internal diameter D of the tank, and in particular less than 500 mm, or even less than 250 mm limits, or even prevents, any infiltration of the compression fluid between the internal wall of the tank concerned and the organic matter.
De manière particulièrement avantageuse, le fluide de compression évacuée du premier réservoir lors de sa phase de remplissage, peut être injectée dans le deuxième réservoir 102. Cet aspect permet avantageusement de limiter la consommation du fluide de compression.In a particularly advantageous manner, the compression fluid evacuated from the first reservoir during its filling phase can be injected into the second reservoir 102. This aspect advantageously makes it possible to limit the consumption of the compression fluid.
La phase d’injection se poursuit jusqu’à injection complète de la matière organique présente dans le deuxième réservoir 102. De manière avantageuse, et tel qu’illustré à la figure 4, à l’issue de l’injection complète de la matière organique présente dans le deuxième réservoir 102, une fraction du fluide de compression qu’il contient est également injectée dans le réacteur 11. Cette procédure permet notamment de lubrifier la deuxième vanne d’injection 402, et d’entrainer toute matière solide susceptible d’être coincée au niveau de ladite vanne. Selon une variante, l’injection peut être poursuivie de manière à injecter également du fluide de compression dans le réacteur en vue de sa gazéification en eau supercritique.The injection phase continues until complete injection of the organic matter present in the second tank 102. Advantageously, and as illustrated in FIG. 4, at the end of the complete injection of the organic matter present in the second tank 102, a fraction of the compression fluid it contains is also injected into the reactor 11. This procedure makes it possible in particular to lubricate the second injection valve 402, and to entrain any solid matter likely stuck at said valve. According to a variant, the injection can be continued so as to also inject compression fluid into the reactor with a view to its gasification into supercritical water.
A l’issue de la phase d’injection à partir du deuxième réservoir, la phase de remplissage de ce dernier est mise en œuvre, tandis que la matière organique présente dans le premier réservoir est injectée dans le réacteur lors d’une phase de d’injection.At the end of the injection phase from the second tank, the filling phase of the latter is implemented, while the organic matter present in the first tank is injected into the reactor during a phase of 'injection.
Ainsi, tel qu’illustré à la figure 5, la phase de remplissage du deuxième réservoir comprend le prélèvement, par la pompe de remplissage, de matière organique dans le réservoir de matière organique 206. L’ouverture de la deuxième vanne de remplissage 202 et la fermeture de la première vanne de remplissage 201, permet de diriger la matière organique prélevée par la pompe de remplissage dans le deuxième réservoir 102. Le fluide de compression susceptible d’être présent dans le deuxième réservoir 102 est par ailleurs évacué au niveau de son extrémité haute 102a dans le moyen de recyclage 500. Cette évacuation du fluide de compression est notamment permise par l’ouverture de la deuxième vanne de recyclage 502 tandis que la première vanne de recyclage reste fermée.Thus, as illustrated in FIG. 5, the phase of filling the second reservoir comprises the removal, by the filling pump, of organic matter from the organic matter reservoir 206. The opening of the second filling valve 202 and the closing of the first filling valve 201, makes it possible to direct the organic material taken by the filling pump into the second tank 102. The compression fluid likely to be present in the second tank 102 is moreover evacuated at the level of its upper end 102a in the recycling means 500. This evacuation of the compression fluid is in particular permitted by the opening of the second recycling valve 502 while the first recycling valve remains closed.
De manière simultanée à la phase de remplissage du deuxième réservoir 102, une phase d’injection est exécutée à partir du premier réservoir 101. En particulier, l’injection comprend le transfert de la matière organique présente dans le premier réservoir 101 vers le réacteur 11.Simultaneously with the filling phase of the second reservoir 102, an injection phase is carried out from the first reservoir 101. In particular, the injection comprises the transfer of the organic matter present in the first reservoir 101 to the reactor 11 .
Cette phase met notamment en œuvre, le moyen de compression 300 qui injecte du fluide de compression à haute pression au niveau de l’extrémité haute 101a du premier réservoir 102. Lors de cette phase, la première vanne de 301 est ouverte tandis que la deuxième vanne de compression 302 reste fermée.This phase notably implements the compression means 300 which injects high pressure compression fluid at the level of the upper end 101a of the first tank 102. During this phase, the first valve of 301 is open while the second compression valve 302 remains closed.
L’injection à haute pression du fluide de compression est par ailleurs exécutée au moyen de la pompe de compression 303.The high pressure injection of the compression fluid is also carried out by means of the compression pump 303.
Ainsi, lors de cette phase d’injection, la pression exercée par le fluide de compression injecté permet d’imposer une haute pression à la matière organique présente dans le premier réservoir 101. L’ouverture de la première vanne d’injection 401, tant en conservant la deuxième vanne d’injection fermée, permet à la matière organique sous haute pression de s’écouler via le premier conduit d’injection dans le réacteur 11.Thus, during this injection phase, the pressure exerted by the injected compression fluid makes it possible to impose a high pressure on the organic matter present in the first reservoir 101. The opening of the first injection valve 401, both keeping the second injection valve closed, allows organic matter under high pressure to flow through the first injection conduit into reactor 11.
En particulier, lors de l’écoulement de la matière organique sous haute pression, le fluide de compression injecté dans le premier réservoir 102 forme un piston immiscible avec la matière organique. En outre, la considération d’un faible diamètre interne D de réservoir, et notamment inférieur à 500 mm, voire inférieur à 250 mm limite, voire prévient, toute infiltration du fluide de compression entre la paroi interne du réservoir concerné et la matière organique.In particular, during the flow of the organic matter under high pressure, the compression fluid injected into the first reservoir 102 forms a piston that is immiscible with the organic matter. In addition, the consideration of a small internal diameter D of the tank, and in particular less than 500 mm, or even less than 250 mm limits, or even prevents, any infiltration of the compression fluid between the internal wall of the tank concerned and the organic matter.
De manière particulièrement avantageuse, le fluide de compression évacué du deuxième réservoir lors de sa phase de remplissage, peut être injecté dans le premier réservoir 102. Cet aspect permet avantageusement de limiter la consommation de fluide de compression.In a particularly advantageous manner, the compression fluid evacuated from the second reservoir during its filling phase can be injected into the first reservoir 102. This aspect advantageously makes it possible to limit the consumption of compression fluid.
La phase d’injection se poursuit jusqu’à injection complète de la matière organique présente dans le premier réservoir 101. De manière avantageuse, et tel qu’illustré à la figure 6, à l’issue de l’injection complète de la matière organique présente dans le premier réservoir 101, une fraction du fluide de compression qu’il contient est également injectée le réacteur 11. Cette procédure permet de lubrifier la première vanne d’injection 401, et d’entrainer toute matière solide susceptible d’être coincer au niveau de ladite vanne. Selon une variante, l’injection peut être poursuivie de manière à injecter également du fluide de compression dans le réacteur en vue de sa gazéification en eau supercritique.The injection phase continues until complete injection of the organic matter present in the first tank 101. Advantageously, and as illustrated in FIG. 6, at the end of the complete injection of the organic matter present in the first reservoir 101, a fraction of the compression fluid that it contains is also injected into the reactor 11. This procedure makes it possible to lubricate the first injection valve 401, and to cause any solid matter liable level of said valve. According to a variant, the injection can be continued so as to also inject compression fluid into the reactor with a view to its gasification into supercritical water.
Le dispositif d’injection selon la présente invention est ainsi agencé pour éviter tout passage de matière solide dans la pompe de compression. Cette dernière est ainsi protégée de l’abrasion due au passage de la matière solide comprise dans la matière organique.The injection device according to the present invention is thus arranged to prevent any passage of solid matter into the compression pump. The latter is thus protected from abrasion due to the passage of the solid matter included in the organic matter.
Par ailleurs, le dispositif d’injection limite, voire prévient, toute dilution de la matière organique avec le fluide de compression injecté dans l’un ou l’autre des deux réservoirs. Il en résulte ainsi un meilleur dosage de la matière organique injectée dans le réacteur.Furthermore, the injection device limits, or even prevents, any dilution of the organic matter with the compression fluid injected into one or the other of the two reservoirs. This thus results in a better dosage of the organic matter injected into the reactor.
Enfin, le fluide de compression peut également être injecté dans le réacteur en vue de sa gazéification en eau supercritique. Ce dernier aspect permet notamment de considérer le traitement et la valorisation de déchets organiques tels que les huiles de vidange, ou les huiles de friture.Finally, the compression fluid can also be injected into the reactor for its gasification into supercritical water. This last aspect makes it possible in particular to consider the treatment and recovery of organic waste such as waste oil or frying oil.
RÉFÉRENCESREFERENCES
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[5] CN105626627;[5] CN105626627;
Claims (21)
- deux réservoirs (101, 102) de forme tubulaire comprenant chacun une extrémité haute (101a, 102a) et une extrémité basse (101b, 102b);
- un réservoir de fluide de compression (600);
- un moyen de remplissage (200) permettant de remplir en matière organique sélectivement l’un et l’autre des deux réservoirs (101, 102) au niveau de leur extrémité basse (101b, 102b);
- un moyen de compression (300) permettant de compresser sélectivement, par injection du fluide de compression, prélevé dans le réservoir de fluide de compression, au niveau de l’extrémité haute (101a, 102a) de l’un ou l’autre des réservoirs (101, 102), la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs (101, 102), le fluide de compression étant un fluide organique immiscible dans la matière organique;
- un moyen d’injection (400), dans le réacteur, de la matière organique susceptible d’être présente dans l’un et l’autre des deux réservoirs (101, 102), et compressé par le fluide de compression.Device (10) for injecting organic matter under high pressure into a supercritical water gasification reactor, the device comprising:
- two reservoirs (101, 102) of tubular shape each comprising an upper end (101a, 102a) and a lower end (101b, 102b);
- a compression fluid reservoir (600);
- filling means (200) making it possible to selectively fill one and the other of the two reservoirs (101, 102) with organic material at their lower end (101b, 102b);
- a compression means (300) making it possible to compress selectively, by injection of the compression fluid, taken from the compression fluid reservoir, at the level of the upper end (101a, 102a) of one or other of the reservoirs (101, 102), the organic matter likely to be present in one and the other of the two reservoirs (101, 102), the compression fluid being an organic fluid immiscible in the organic matter;
- A means of injecting (400), into the reactor, organic matter likely to be present in one and the other of the two reservoirs (101, 102), and compressed by the compression fluid.
- un réacteur de gazéification en eau supercritique.
- le dispositif d’injection (10) selon l’une des revendications 1 à 11.Plant for supercritical water gasification of organic matter which includes:
- a supercritical water gasification reactor.
- the injection device (10) according to one of claims 1 to 11.
le procédé comprenant des cycles de remplissage/injection exécutés de manière à injecter dans le réacteur, et à partir des réservoirs (101, 102), la matière organique de manière essentiellement continue et à haute pression,
chaque cycle de remplissage/injection comprenant une phase de remplissage en matière organique de l’un ou l’autre des réservoirs (101, 102), suivie d’une phase d’injection, dans le réacteur, de ladite matière organique soumise à la haute pression imposée par du fluide de compression injecté par le moyen de compression (300).Process for injecting organic matter at high pressure into a supercritical water gasification reactor implementing the injection device (10) according to one of Claims 1 to 11,
the method comprising filling/injection cycles performed so as to inject into the reactor, and from the reservoirs (101, 102), the organic material in an essentially continuous manner and at high pressure,
each filling/injection cycle comprising a phase of filling one or the other of the reservoirs (101, 102) with organic matter, followed by a phase of injecting, into the reactor, said organic matter subjected to high pressure imposed by the compression fluid injected by the compression means (300).
Injection process according to one of Claims 13 to 20, in which the organic material comprises at least one of the materials chosen from: micro-algae, sludge from a purification station, black liquor.
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