FR3134111A1

FR3134111A1 - Carburant kérosène renouvelable ayant d’excellentes propriétés à froid

Info

Publication number: FR3134111A1
Application number: FR2203113A
Authority: FR
Inventors: Pierre-Antoine GEORG
Original assignee: Axens SA
Current assignee: Axens SA
Priority date: 2022-04-05
Filing date: 2022-04-05
Publication date: 2023-10-06
Also published as: TW202403025A; AU2023249904A1; WO2023194338A1; AR128983A1

Abstract

La présente invention concerne une base kérosène comprenant au moins 60,0% poids d’un mélange composé d’hydrocarbures en C3n et d’hydrocarbures en C4n, avec n étant un entier naturel choisi entre 3 et 4, au moins 80% poids du poids total de la base kérosène étant des iso-paraffines, ladite base kérosène présentant d’excellentes propriétés à froid. La présente invention concerne également toute composition comprenant ladite base kérosène, son procédé de préparation et son utilisation comme carburant dans le domaine de l’aviation.

Description

Carburant kérosène renouvelable ayant d’excellentes propriétés à froid

La présente invention s’inscrit dans le domaine des carburants biosourcés et concerne plus particulièrement une base kérosène de préférence renouvelable et répondant aux spécifications en vigueur, notamment à celles définies dans la norme ASTM D7566 et en particulier en Annexe 5, et présentant très avantageusement des propriétés à froid particulièrement satisfaisantes. La présente invention concerne également toute composition qui comprend une telle base kérosène.

Les compagnies aériennes se sont engagées à une croissance neutre en carbone en particulier dans l’aviation commerciale à partir de 2021 et les compagnies aériennes américaines se sont fixé un objectif de réduction des émissions de CO2 de 50% en 2050 par rapport aux niveaux de 2005. Cependant, les améliorations de l’efficacité des avions et des moteurs ne s’avèrent pas suffisantes pour atteindre la neutralité carbone. Les carburants d’aviation durables (ou selon la nomenclature anglosaxonne : Sustainable Aviation Fuel ou SAF), en apparaissent donc critiques pour atteindre cet objectif.

Il semble alors nécessaire de développer des kérosènes au moins en partie biosourcés et présentant des propriétés au moins équivalentes à celles des kérosènes fossiles.

Ainsi, le brevet US 8,373,012 propose ainsi une méthode de préparation de mélanges de carburants renouvelables, comprenant la conversion d’isobutanol fermentaire en kérosène paraffinique de synthèse (ou Synthesized Paraffinic Kerosene, SPK, selon la terminologie anglosaxonne) qui répondent aux spécifications de la norme ASTM D7566-10a, Annexe 1, et présentent donc en particulier un point froid d’au plus -40°C.

La demande WO13085980 divulgue un carburant kérosène renouvelable dérivé au moins en partie de la biomasse qui comprend entre 5 et 20% poids d’iso-paraffines et entre 15 et 95 % en poids de naphthènes. Plus particulièrement, le document WO13085980 décrit un carburant kérosène renouvelable dérivé de la biomasse présentant un point froid pouvant être égal à environ -39°C, -40°C ou -70°C et en particulier une densité à 15°C (i.e. 60°F) entre 819 et 839 kg/m³(entre 0,8192 g/cc et 0,8393 g/cc). Ledit carburant kérosène est issu d’une composition carburant majoritairement n-paraffinique (plus de 40% poids), comprenant environ 7% poids de composés en C9, 12% poids de composés en C10, 8% poids de composés en C11, 9% poids de composés en C12 et environ 11% de composés en C14+, ce qui correspond à un mélange en C9+ comprenant environ 35% poids de composés en C9 et en C12.

La demande WO18224730 divulgue quant à elle un composé carburant kérosène renouvelable, en particulier obtenu par un procédé Fischer-Tropsch, comprenant majoritairement des isoparaffines et typiquement majoritairement des paraffines en C15 à C18, les paraffines en C15- (c’est-à-dire comprenant moins de 15 atomes de carbone) étant présentes à une teneur inférieure à 20% poids, avec un intervalle de distillation en particulier entre 145°C et 280°C et un point froid égal à environ -51°C. WO18224730 divulgue également des compositions comprenant un tel composant kérosène renouvelable en mélange avec un kérosène d’origine fossile (c’est-à-dire issu du pétrole) et présentant un point froid inférieur ou égal à -40°C, en particulier variant entre environ -53°C et environ -55°C.

La demande de brevet WO2022/008534 décrit des produits carburants renouvelables composés majoritairement d’isoparaffines (au moins 86,7% poids) et comprenant entre 35,4 et 69,8% poids de paraffines (n- et iso-paraffines) en C9-C12, c’est-à-dire comprenant entre 9 et 12 atomes de carbone, autrement dit en C9, C10, C11 et C12. Plus particulièrement, le document WO2022/008534 décrit un composant kérosène renouvelable comprenant 86,7% poids d’isoparaffines et composés à 69,8% poids de paraffines (n- et iso-paraffines) en C9-C12 dont 33,5% poids de paraffines en C9 et en C12, 19,5% poids de paraffines en C10, 16,8% poids de paraffine en C11, présentant un point froid égal à - 54°C et une densité de 750,7 kg/m3.

Cependant, aucun des documents de l’état de la technique ne décrit des kérosènes et en particulier de kérosènes au moins en partie biosourcés, répondant à toutes les spécifications en vigueur, notamment une densité entre 730 et 770 kg/m³à 15°C et un point éclair supérieur ou égal à 38°C, et en particulier ayant d’excellentes propriétés à froid, plus particulièrement présentant un point froid très bas et notamment inférieur ou égal à - 60°C, de préférence inférieur ou égal à – 80°C.

Ainsi, la présente invention concerne une base kérosène comprenant au moins 60,0% poids d’un mélange composé d’hydrocarbures en C3n et d’hydrocarbures en C4n, avec n étant un entier naturel choisi entre 3 et 4, et dans laquelle au moins 80% poids du poids total de la base kérosène sont des iso-paraffines.

L’intérêt de la présente invention réside dans l’amélioration conséquente des propriétés à froid des kérosènes, en particulier des mélanges de kérosènes pour moteurs d’avion, répondant à tous les autres critères de spécifications des kérosènes, en particulier destinés à l’aviation, et plus particulièrement aux spécifications de la norme ASTMD7566 et notamment celles de l’Annexe 5 de la norme ASTMD7566, comme notamment un point éclair supérieur ou égal à 38°C, une densité comprise entre 730 et 770 kg/m³à 15°C. En effet, la base kérosène selon la présente invention présente un point froid très bas, notamment inférieur ou égal à - 60°C, plus particulièrement inférieur ou égale - 70°C, de préférence inférieur ou égal à – 80°C, et les mélanges qui la comprennent ont des points froids satisfaisants et répondant à la spécification en vigueur, avec un point froid inférieur ou égal à - 40°C.

Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que la base kérosène selon l’invention, seule ou en mélange avec d’autres kérosènes biosourcés et/ou d’origine fossile, est avantageusement au moins en partie biosourcée, ce qui aidera les compagnies aériennes à atteindre leur objectif de réduction de leurs des émissions de CO₂et donc de leur empreinte carbone.

Selon la présente invention, les expressions « compris entre … et … » et « entre …. et … » sont équivalentes et signifient que les valeurs limites de l’intervalle sont incluses dans la gamme de valeurs décrite. Si tel n’est pas le cas et que les valeurs limites ne sont pas incluses dans la gamme décrite, une telle précision sera apportée par la présente invention.

Dans le sens de la présente invention, les différentes plages de paramètres données pour les diverses caractéristiques peuvent être utilisées seules ou en combinaison.

Dans la suite, des modes de réalisation particuliers de l’invention peuvent être décrits. Ils pourront être mis en œuvre séparément ou combinés entre eux, sans limitation de combinaisons lorsque c’est techniquement réalisable.

Le terme « biosourcé » signifie que le produit/composé qu’il qualifie est un produit/composé organique dont le carbone provient du CO₂présent dans l'atmosphère fixé récemment (à l'échelle humaine) grâce à l'énergie solaire (photosynthèse). Sur terre, ce CO₂est capté ou fixé par la vie végétale (par exemple, les cultures agricoles ou les matériaux forestiers). Dans les océans, le CO₂est capté ou fixé par des bactéries photosynthétisantes ou du phytoplancton. Par exemple, un matériau biosourcé a un rapport isotopique¹⁴C/¹²C supérieur à 0. A l'inverse, un matériau d'origine fossile a un rapport isotopique¹⁴C/¹²C d'environ 0. Les termes « renouvelable » ou « issu de renouvelable » peuvent aussi être utilisés. Pour déterminer si un produit/composé est biosourcé ou issu de renouvelable, sa teneur en carbone moderne (ou percent modern carbon, pMC, selon le terme anglosaxon) est mesurée selon la norme ASTM D 6866-21 (« Détermination du contenu biosourcé des matériaux de la gamme naturelle à l'aide d'une analyse par spectrométrie de masse au rapport radiocarbone et isotopique »). La méthode de cette norme mesure en effet le rapport isotopique¹⁴C/¹²C dans un échantillon et le compare au rapport isotopique¹⁴C/¹²C d’une référence biosourcée standard pour obtenir le pourcentage de contenu biosourcé de l'échantillon, la référence donnant une teneur en radiocarbone environ équivalent à la fraction de radiocarbone atmosphérique en 1950. Le pMC du matériau référence biosourcé standard est donc égal à 100%. Le pMC d’un matériau d'origine fossile est environ 0%. Un matériau biosourcé actuel peut donc aussi éventuellement présenter un pMC supérieur à 100%.

Dans la présente description, les termes « T95 » ou « température T95 » sont interchangeables et désignent la température à laquelle 95% en poids du produit considéré sont évaporés. Elle est déterminée selon la méthode normalisée ASTM D2887. Parallèlement, la « T5 » ou « température T5 » est la température à laquelle 5% en poids du produit considéré sont évaporés, déterminée selon la même méthode normalisée ASTM D2887.

Dans la présente description, la mention « Cx », désigne des composés comportant x atomes de carbone. Par exemple, un composé chimique C3 contient 3 atomes de carbone. La mention « Cx+ » désigne des composés ayant au moins x atomes de carbone. Par exemple, des composés C9+ sont des composés contenant au moins 9 atomes de carbone (c’est-à-dire 9 ou plus atomes de carbone). La mention « Cx- » désigne les composés ayant au plus x atomes de carbone.

Dans la présente description, les termes « 3n atomes de carbone » ou « C 3n » et « 4n atomes de carbone » ou « C4n », avec n un entier naturel choisi parmi 3 ou 4, signifie respectivement 3 x n (littéralement trois multiplié par n) et 4 x n (littéralement quatre multiplié par n) atomes de carbone, c’est-à-dire :
- lorsque n=3, 3x3 = 9 et 4x3 = 12 atomes de carbone (c’est-à-dire C9 et C12),
- lorsque n=4, 3x4 = 12 et 4x4 = 16 atomes de carbone (c’est-à-dire C12 et C16).

De manière similaire, les termes « 5n atomes de carbone » ou « C5n », avec n un entier naturel choisi parmi 3 ou 4, signifie 5 x n (littéralement cinq multiplié par n) atomes de carbone, c’est-à-dire : lorsque n=3, 5x3=15 atomes de carbone (c’est-à-dire C15) ; et lorsque n=4, 5x4=20 (c’est-à-dire C20).

Selon la présente invention, les termes « oléfine » et « mono-oléfine » sont utilisés indifféremment l’un et l’autre et font référence à des hydrocarbures comprenant une unique double liaison.

Dans la présente description, le point de fumée est un paramètre déterminé par un essai normalisé décrit dans la norme ASTM D1322 / IP 598, qui consiste à mesurer la hauteur maximale d'une flamme n'émettant pas de fumée dans une lampe à pétrole (lampe à mèche). Le point de fumée s'exprime en mm. Plus le point de fumée est élevé indiquant un rapport C/H faible, meilleures sont les qualités du kérosène, en particulier plus le produit est thermiquement stable. Le point de fumée est la température à partir de laquelle les huiles ou les graisses émettent des fumées de façon continue. Au-delà de cette température, les produits commencent à se décomposer et se dénaturer.

Le point froid (ou freezing point selon la terminologie anglo-saxonne) d’une substance définit une température à laquelle les états liquide et solide de la substance peuvent coexister à l'équilibre (ASTM D5972 et/ou D7153).

Plus particulièrement, la présente invention concerne une base kérosène comprenant, de préférence consistant en :

au moins 60,0% poids, de préférence au moins 70,0% poids, éventuellement au moins 75,0% poids, de manière préférée au moins 80,0% poids, voire au moins 90,0% poids (100% poids étant le maximum), d’un mélange composé, de préférence consistant en, d’hydrocarbures contenant 3n atomes de carbone (hydrocarbures en C3n) et d’hydrocarbures contenant 4n atomes de carbone (hydrocarbures en C4n), n étant un entier naturel choisi entre 3 et 4, le mélange étant donc composé avantageusement d’hydrocarbures contenant 9 et 12 atomes de carbone (c’est-à-dire d’hydrocarbures en C9 et C12) ou d’hydrocarbures contenant 12 et 16 atomes de carbone (c’est-à-dire d’hydrocarbures en C12 et C16),

au moins 80% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, du poids total de la base kérosène étant des iso-paraffines .

Avantageusement, la base kérosène comprend majoritairement des hydrocarbures, aliphatiques, c’est-à-dire majoritairement non cycliques et non aromatiques ; de préférence la base kérosène comprend au moins 90% poids, de préférence au moins 95% poids, préférentiellement au moins 99% poids d’hydrocarbures aliphatiques. De manière préférée, la base kérosène comprend moins de 10% poids, de préférence moins de 5% poids, préférentiellement moins de 1,0% poids, et très préférentiellement moins de 0,5% poids de composés hydrocarbures cycliques et/ou aromatiques, comme des composés naphtènes, benzéniques et/ou naphtalènes.

Très avantageusement, la base kérosène comprend majoritairement des hydrocarbures aliphatiques hydrogénés, appelés alcanes ou encore paraffines, c’est-à-dire que la base kérosène comprend de préférence au moins 90% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée au moins 99% poids, de paraffines, c’est-à-dire de paraffines linéaires (ou n-paraffines) et branchées (ou iso-paraffines). En particulier, les hydrocarbures en C3n et C4n du mélange de la base kérosène sont majoritairement des hydrocarbures aliphatiques hydrogénés, c’est-à-dire de préférence au moins 90% poids, préférentiellement au moins 95% poids, de manière préférée au moins 99% poids, des paraffines en C3n et C4n.

La base kérosène peut éventuellement comprendre des oléfines, en particulier des oléfines en C3n et C4n, de préférence à une teneur pondérale inférieure 5% poids, de manière préférée inférieure à 1,0% poids, de manière très préférée inférieure à 0,5% poids.

De préférence, la base kérosène comprend majoritairement des paraffines branchées (ou iso-paraffines), c’est-à-dire comprend au moins 80% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, de paraffines branchées (ou iso-paraffines). De manière préférée, les hydrocarbures en C3n et C4n du mélange de la base kérosène selon l’invention sont majoritairement des hydrocarbures hydrogénés branchés, c’est-à-dire sont au moins 80% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, des iso-paraffines en C3n et C4n, en particulier des iso-paraffines en C9 et C12 ou des iso-paraffines en C12 et C16. Très avantageusement, les iso-paraffines, ou paraffines branchées, sont majoritairement multi-branchées. Ainsi de manière préférée, la base kérosène comprend au moins 80% poids, de manière préférée au moins 90% poids, de manière très préférée au moins 95% poids, d’iso-paraffines, et avantageusement au moins 40% poids, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de paraffines multi-branchées. Le terme « paraffines multi-branchées » signifie que lesdites paraffines présentent un indice de branchement supérieur ou égal à 2, et de manière préférée inférieur ou égal à 9, de manière très préférée inférieur ou égal à 6. De manière très préférée, la base kérosène comprend au moins 60,0% poids, de préférence au moins 70,0% poids, préférentiellement au moins 80,0% poids, de manière préférée au moins 90,0% poids, d’un mélange d’iso-paraffines en C3n et C4n, et en particulier d’un mélange d’iso-paraffines en C9 et C12 ou d’un mélange d’iso-paraffines en C12 et C16, et très avantageusement au moins 40% poids, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de paraffines en C3n et C4n multi-branchées et en particulier d’un mélange de paraffines en C9 et C12 multi-branchées ou d’un mélange d’iso-paraffines en C12 et C16 multi-branchées.

De manière très préférée, la base kérosène comprend au plus 10% poids de n-paraffines, de préférence au plus 7% poids de n-paraffines et préférentiellement au plus 5% poids de n-paraffines, et peut par exemple comprendre au moins 2% poids de n-paraffines.

De préférence, les hydrocarbures contenant 3n et 4n atomes de carbone sont présents dans la base kérosène à des teneurs pondérales telles que le ratio pondéral C4n/C3n entre les hydrocarbures en C4n et les hydrocarbures en C3n est supérieur ou égal à 0,10, et de préférence inférieur ou égal à 1,1, de préférence inférieur ou égal à 0,9, de manière préférée inférieur ou égal à 0,5.

Avantageusement, la base kérosène comprend de préférence moins de 40% poids, de préférence moins de 30% poids, éventuellement moins de 25% poids, de manière préférée moins de 20% poids, voire moins de 10% poids, d’hydrocarbures contenant m atomes de carbone, m étant un entier naturel différent des entiers 3n et 4n, n étant comme défini ci-avant c’est-à-dire un entier naturel choisi entre 3 et 4, c’est-à-dire m différent de 9 et 12 ou de 12 et 16. En d’autres termes, la base kérosène comprend de préférence moins de 40% poids, de préférence moins de 30% poids, éventuellement moins de 25% poids, de manière préférée moins de 20% poids, voire moins de 10% poids, d’hydrocarbures en Cm, Cm étant différent de C9 et C12 ou de C12 et C16. En particulier, la base kérosène comprend de préférence moins de 40% poids, de préférence moins de 30% poids, éventuellement moins de 25% poids, de manière préférée moins de 20% poids, voire moins de 10% poids, d’hydrocarbures en C8-, C10, C11 et C13+ ou en C11-, C13, C14, C15 et C17+, respectivement lorsque le mélange comprend, de préférence consiste en, des hydrocarbures en C9, C12 ou C12, C16. La base kérosène peut comprendre éventuellement des hydrocarbures en C5n, n étant comme défini plus haut, ce qui correspond à des hydrocarbures en C15 ou C20, de préférence à une teneur inférieure ou égale à 15% poids, de préférence inférieure ou égale à 10% poids, de préférence inférieure ou égale à 5% poids.

Avantageusement, la base kérosène selon l’invention présente une température d’ébullition initiale supérieure ou égale à 140°C.

La base kérosène est avantageusement au moins en partie, de préférence entièrement, biosourcée. De manière préférée, la base kérosène selon l’invention présente un pourcentage de carbone moderne (pMC) supérieur ou égal à 1%, de préférence supérieur ou égal à 50%, préférentiellement supérieur ou égal à 75%, en particulier supérieur ou égal à 90%, voire supérieur ou égal à 100%.

De préférence, la base kérosène décrite ci-avant est obtenue par un procédé comprenant une étape d’oligomérisation d’oléfines en C3 (contenant 3 atomes de carbone) à C6 (contenant 6 atomes de carbone), préférentiellement en C3 et/ou C4, en présence d’un catalyseur d’oligomérisation, de préférence hétérogène, et une étape d’hydrogénation d’au moins une partie de l’effluent réactionnel issu de l’étape d’oligomérisation. Lesdites oléfines sont avantageusement issues d’un procédé de déshydratation d’alcools en particulier en C3 à C6, préférentiellement en C3 et/ou C4, lesdits alcools étant de préférence biosourcés, par exemple produit par fermentation de sucres. L’homme du métier saura ajuster les conditions de température, pression et débits d’alimentation, notamment en fonction de la charge oléfinique et de la nature du catalyseur d’oligomérisation utilisé. Par exemple, l’étape d’oligomérisation peut être mise en œuvre en présence de silice-alumine, utilisé comme catalyseur d’oligomérisation, à une température comprise entre 20°C et 300°C, préférentiellement entre 25 et 220°C, de manière préférée entre 30°C et 200°C, une pression comprise entre 1,5 et 6,5 MPa, préférentiellement entre 2,0 et 4,0 MPa, et une VVH (vitesse volumique horaire, correspondant au débit volumique de la charge oléfinique par rapport au volume de catalyseur en opération) comprise entre 0,1 et 0,5 h^-1, de préférence entre 0,2 et 0,3 h^-1. De manière préférée, l’effluent réactionnel obtenu à l’issue de l’étape d’oligomérisation est fractionné en au moins une première fraction comprenant les dimères et trimères et une seconde fraction présentant avantageusement une T5 supérieure ou égale à 140°C, ladite première fraction étant avantageusement au moins en partie recyclée en entrée d’étape d’oligomérisation et la seconde fraction étant avantageusement au moins en partie envoyée vers l’étape d’hydrogénation. L’homme du métier saura également ajuster les conditions opératoires de l’étape d’hydrogénation, par exemple à une température comprise entre 50 et 300°C, préférentiellement entre 60 et 200°C, une pression comprise entre 0,5 et 5,0 MPa, de préférence entre 1,0 et 5,0 MPa, et de préférence à en présence d’hydrogène de préférence à une teneur entre 0,5 et 3% poids par rapport au poids de la partie de la seconde fraction alimentant l’étape d’hydrogénation.

Plus particulièrement, la base kérosène décrite ci-avant peut être obtenue par un procédé de préparation comprenant, de préférence consistant en :

a') éventuellement une étape de prétraitement d’une charge oléfinique en C3 à C6, de préférence en C3 et/ou C4, mettant en œuvre de préférence au moins une section d’adsorption et/ou une section lavage à l’eau et/ou une section d’hydrotraitement et/ou une section d’hydrogénation sélective ;

a’’) optionnellement une étape de séparation de la charge oléfinique pour séparer au moins partiellement les composés en C5 et C6 présents dans ladite charge oléfinique ;

a) une étape d’oligomérisation alimentée au moins par la charge oléfinique, éventuellement prétraitée et/ou séparée, un premier recycle et un second recycle, le premier recycle étant de préférence dans un ratio pondéral compris entre 0,3 et 1,5, de manière préférée entre 0,5 et 1,2, par rapport à la charge oléfinique, et le second recycle étant de préférence dans un ratio pondéral compris entre 0,5 et 10,0, préférentiellement entre 1,0 et 5,0 et de manière préférée entre 1,0 et 4,0, par rapport à la charge oléfinique, ladite étape a) étant opérée en présence d’au moins un catalyseur d’oligomérisation de préférence solide, en particulier en présence de silice-alumine, à une température de préférence entre 20 et 500°C, en particulier entre 20°C et 300°C, plus particulièrement entre 25 et 220°C, voire entre 30°C et 200°C, à une pression de préférence comprise entre 1,0 et 10 MPa, en particulier entre 1,5 et 6,5 MPa, plus particulièrement entre 2,0 et 4,0 MPa, et une VVH de préférence entre 0,1 et 0,5 h^-1, en particulier entre 1,5 et 6,5 MPa, plus particulièrement entre 0,2 et 0,3 h^{- 1}, pour produire un effluent réactionnel comprenant des dimères, trimères et des oligomères ;

b) une étape de fractionnement de l’effluent réactionnel obtenu à l’issue de l’étape a), en au moins :

- une fraction légère comprenant au moins une partie de la charge oléfinique non convertie à l’étape a) ;

- une fraction intermédiaire comprenant au moins une partie des dimères et trimères produits à l’étape a) ; et

- une fraction lourde, comprenant les oligomères présents dans l’effluent réactionnel ;

c) une étape de recycle, comprenant : la préparation d’un premier recycle comprenant, de préférence consistant en, au moins une partie de la fraction légère issue de l’étape b ; la préparation d’un second recycle comprenant, de préférence consistant en, au moins une partie de la fraction intermédiaire issue de l’étape b) ; et le transfert du premier recycle et du second recycle vers l’étape a) d’oligomérisation ;

d) une étape d’hydrogénation d’au moins une partie de la fraction lourde séparée à l’étape b) en présence d’hydrogène, pour obtenir une fraction lourde hydrogénée comprenant au moins une base kérosène ;

e) éventuellement une étape de séparation de la fraction lourde hydrogénée, pour séparer au moins ladite base kérosène selon l’invention.

Très avantageusement, la base kérosène selon l’invention, ainsi défini et en particulier au moins en partie biosourcé, répond aux spécifications en vigueur pour des kérosènes en particulier pour l’aviation, et plus particulièrement aux spécifications de la norme ASTM D7566 et notamment celles définies dans l’Annexe 5 de la norme ASTM D7566. En particulier, la base kérosène présente une température d’ébullition finale inférieure ou égale à 300°C et avantageusement un écart de température T90-T10 (écart entre la température d’ébullition permettant de récupérer 10% du produit testé et la température d’ébullition permettant de récupérer 90% du produit testé) supérieur ou égal à 21°C, de préférence supérieur ou égal à 40°C. De plus, la base kérosène selon l’invention présente un point éclair (ou flash point d’après la terminologie anglo-saxonne) avantageusement supérieur ou égal à 38°C et une densité à 15 °C comprise de préférence entre 730 et 770 kg/m³. En outre, la base kérosène selon l’invention présente un point froid (ou freezing point d’après la terminologie anglo-saxonne) inférieur ou égal à -40°C, en particulier inférieur ou égale -50°C, plus particulièrement inférieur ou égale -60°C, encore plus particulièrement inférieur ou égale -70°C, voire inférieur ou égale -80°C.

La présente invention concerne également toute composition comprenant la base kérosène décrite ci-avant, de préférence une composition comprenant au moins 5% poids de ladite base kérosène, préférentiellement au moins 10% poids de la base kérosène, de manière préférée au moins 30% poids de la base kérosène, de manière très préférée au moins 50% poids de la base kérosène, et éventuellement de préférence moins de 90% poids, de manière préférée moins de 60% poids de la base kérosène. Ladite composition comprend, outre la base kérosène, un ou des produit(s) kérosène(s) biosourcé(s) différent(s) de la base kérosène selon l’invention et/ou un ou des produit(s) kérosène(s) d’origine fossile (appelé encore produit(s) kérosène(s) fossile(s) ou produit(s) kérosène(s) non renouvelable(s)), par exemple des produits kérosènes dits aromatiques.

La présente invention concerne aussi un procédé de préparation d’une telle composition comprenant le mélange de la base kérosène selon l’invention avec au moins un produit kérosène autre que ladite base kérosène, en particulier avec un produit kérosène biosourcé et/ou fossile, de préférence dans une proportion de la base kérosène d’au moins 5% poids, préférentiellement d’au moins 10% poids, de manière préférée d’au moins 30% poids, de manière très préférée d’au moins 50% poids, par rapport au poids total de la composition.

De telles compositions et leurs procédés de préparation présentent l’avantage de pouvoir améliorer, avantageusement de manière simple, les propriétés à froid des carburants kérosènes notamment destinés aux applications de l’aviation, tout en maintenant les autres caractéristiques et propriétés des kérosènes dans les spécifications en vigueur. Un autre intérêt à ces compositions réside dans le fait qu’elles présentent un pourcentage de carbone moderne (pMC) supérieur ou égal à 1%, de préférence supérieure ou égal à 10%, préférentiellement supérieur ou égal à 25%, en particulier supérieur ou égal à 50%. Ainsi, les compositions préparées, qui comprennent la base kérosène selon l’invention, pourront aider les compagnies aériennes à atteindre les objectifs de réduction des émissions de CO2 fixés, en particulier une réduction des émissions de CO2 de 50% en 2050 par rapport aux niveaux de 2005, et donc à atteindre la neutralité carbone.

La présente invention concerne ainsi également l’utilisation d’une composition telle que décrite ci-avant, comme carburant pour les moteurs d’avions.

Les exemples qui suivent illustrent l'invention, en particulier des modes de réalisation particuliers de l’invention, sans en limiter la portée.

Exemples Exemple 1 (conforme à l’invention)

Une charge oléfinique biosourcée comprenant 94,5% poids d’isobutène et 5,5 % en poids d’isobutane est oligomérisée en présence d’un catalyseur silice-alumine, à température entre 30 et 90°C, une pression de 3,5 MPa et à une VVH de 0,3 h^-1. La réaction d'oligomérisation est mise en œuvre dans trois réacteurs en série, avec un échangeur intermédiaire entre chaque réacteur. Une partie du produit fini hydrogéné obtenu après hydrogénation est recyclé vers l’étape d’oligomérisation, afin de contrôler l’exotherme dans les réacteurs.

L’effluent réactionnel obtenu à l’issue de l’étape d'oligomérisation est séparé par distillation en :

- une coupe C4-, comprenant la charge non réagie et correspondant à environ 7,1% poids de l’effluent réactionnel, ladite coupe C4- étant entièrement renvoyée en entrée de l’étape d’oligomérisation ;

- une coupe C5-140°C, correspondant à environ 31,4% poids de l’effluent réactionnel et entièrement recyclée en entrée de l’étape d’oligomérisation, le ratio pondéral de la coupe C5-140°C par rapport à la charge oléfinique biosourcée, fraiche, étant égal à 2,0 ; et

- une coupe 140-300°C, correspondant à environ 61,5% poids de l’effluent réactionnel et qui est envoyée vers une étape d’hydrogénation.

L'hydrogénation est réalisée en présence d’un catalyseur au nickel sur un support d’alumine, à 180°C sous 3,0 MPa d'hydrogène avec une VVH de 0,5 h^-1et un débit d'hydrogène de 50 NL/h.

Le taux d'oléfines observé après hydrogénation est très bas (nombre de brome < 0,8 g/100g), soit un taux d’hydrogénation élevé.

L’effluent d’hydrogénation alors obtenu est envoyé ensuite vers une section de distillation. A l’issue de cette section de distillation, une coupe kérosène, d’intervalle de distillation 140°C-300°C, est obtenue : elle correspond à une base kérosène. La base kérosène obtenue est analysée ; ses caractéristiques et propriétés sont présentées en Tableau 1.

Teneurs (en % poids) des composés en : C11- C12 C13 C14 C15 C16 C17+	- 0,9 85,7 - - - 10,7 2,7
Ratio C16/C12 (poids/poids)	0,12
Teneur en oléfines (en % poids)	< 1%
Teneurs (en % poids) des isoparaffines en C12 et C16	95,4
pMC	100%
Distillation : Température d’ébullition initiale (°C) Température d’ébullition finale (°C) T90-T10 (°C)	- 168 282 42
Densité à 15°C (kg/m³)	759
Point éclair (°C)	42,5
Point froid (°C)	-80°C

Claims

Base kérosène comprenant au moins 60,0% poids d’un mélange composé d’hydrocarbures en C3n et d’hydrocarbures en C4n, avec n étant un entier naturel choisi entre 3 et 4, dans laquelle au moins 80% poids du poids total de la base kérosène sont des iso-paraffines.
Base kérosène selon la revendication 1, comprenant au moins 90% poids, de préférence au moins 95% poids, d’iso-paraffines.
Base kérosène selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins 40% poids, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de paraffines multi-branchées.
Base kérosène selon la revendication 1 ou 2, comprenant au moins 70,0% poids, préférentiellement au moins 80,0% poids, de manière préférée au moins 90,0% poids, d’un mélange d’iso-paraffines en C3n et C4n.
Base kérosène selon la revendication précédente, comprenant au moins 40% poids, de préférence au moins 50% poids, préférentiellement au moins 70% poids, de paraffines en C3n et C4n multi-branchées.
Base kérosène selon l’une des revendications précédentes, présentant un ratio pondéral C4n/C3n entre les hydrocarbures en C4n par rapport aux hydrocarbures en C3n est supérieur ou égal à 0,10 et de préférence inférieur ou égal à 1,1, de préférence inférieur ou égal à 0,9, de manière préférée inférieur ou égal à 0,5.
Base kérosène selon l’une des revendications précédentes, présentant une température d’ébullition initiale supérieure ou égale à 140°C.
Base kérosène selon l’une des revendications précédentes, présentant un pourcentage de carbone moderne (pMC) supérieur ou égal à 1%, de préférence supérieur ou égal à 50%, préférentiellement supérieur ou égal à 75%, en particulier supérieur ou égal à 90%, voire supérieur ou égal à 100%.
Base kérosène selon l’une des revendications précédentes, présentant un point froid inférieur ou égale -50°C, de préférence inférieur ou égale -60°C, en particulier inférieur ou égale -70°C, plus particulièrement inférieur ou égale -80°C.
Base kérosène selon l’une des revendications précédentes, obtenue par un procédé comprenant une étape d’oligomérisation d’oléfines en C3 à C6, préférentiellement en C3 et/ou C4, en présence d’un catalyseur d’oligomérisation, et une étape d’hydrogénation d’au moins une partie d’un effluent réactionnel issu de l’étape d’oligomérisation.
Composition comprenant une base kérosène selon l’une des revendications 1 à 10, de préférence comprenant au moins 5% poids d’une base kérosène selon l’une des revendications 1 à 10.
Composition selon la revendication précédente, comprenant en outre au moins un produit kérosène biosourcé différent de la base kérosène selon l’une des revendications 1 à 10 et/ou au moins un produit kérosène fossile.
Procédé de préparation d’une composition selon l’une des revendications 11 et 12, comprenant le mélange d’une base kérosène selon l’une des revendications 1 à 10 avec au moins un produit kérosène autre que ladite base kérosène.
Utilisation d’une composition selon l’une des revendications 11 et 12, comme carburant pour les moteurs d’avions.