FR3137306A1 - Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures - Google Patents
Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures Download PDFInfo
- Publication number
- FR3137306A1 FR3137306A1 FR2206601A FR2206601A FR3137306A1 FR 3137306 A1 FR3137306 A1 FR 3137306A1 FR 2206601 A FR2206601 A FR 2206601A FR 2206601 A FR2206601 A FR 2206601A FR 3137306 A1 FR3137306 A1 FR 3137306A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- effluent
- carbon dioxide
- unit
- conversion
- dihydrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 278
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 140
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 74
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 32
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims description 127
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 title 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 83
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 81
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 70
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 14
- BKHJHGONWLDYCV-UHFFFAOYSA-N [C]=O.[C] Chemical compound [C]=O.[C] BKHJHGONWLDYCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 42
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 41
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 13
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N [C].O=C=O Chemical compound [C].O=C=O QUWBSOKSBWAQER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 5
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 3
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
- 238000007210 heterogeneous catalysis Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N methyl diethanolamine Chemical compound OCCN(C)CCO CRVGTESFCCXCTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002343 natural gas well Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
- C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C10G2/35—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of another activation, e.g. radiation, vibration, electrical or electromagnetic means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
- C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
- C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
- C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
- C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
- C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
- C10K3/04—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment reducing the carbon monoxide content, e.g. water-gas shift [WGS]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/23—Carbon monoxide or syngas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
- C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Procédé de valorisation du dioxyde de carbone comprenant : (a) une étape de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ; (b) une étape d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser produisant un premier effluent contenant du monoxyde de carbone, au cours de laquelle au moins une partie du dioxyde de carbone contenu dans l’effluent gazeux à valoriser est convertie en monoxyde de carbone par électrolyse ; (c) au moins une étape de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent catalysée par un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique couplé à un catalyseur, ladite étape (c) produisant un effluent à valeur ajoutée, au cours de laquelle au moins une partie du monoxyde de carbone contenu dans le premier effluent est converti en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures. Figure de l’abrégé : 1
Description
L’invention se rapporte à un procédé de traitement d’un effluent gazeux, notamment un traitement de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures.
Les émissions de dioxyde de carbone (CO2) ont été identifiées comme l'un des principaux facteurs contribuant au phénomène du réchauffement climatique. Le CO2est un sous-produit de nombreux procédés tels que la combustion, la digestion anaérobie, etc... Ce sous-produit crée également des problèmes opérationnels, économiques et environnementaux. On s'attend à ce que les concentrations atmosphériques élevées de CO2et d'autres gaz à effet de serre facilitent le stockage de la chaleur dans l'atmosphère, ce qui entraînera une augmentation des températures de surface et un changement climatique rapide. En outre, les niveaux élevés de CO2dans l'atmosphère devraient également acidifier davantage les océans du monde entier en raison de la dissolution du CO2et de la formation d'acide carbonique. L'impact du changement climatique et de l'acidification des océans sera probablement coûteux sur le plan économique et dangereux sur le plan environnemental s'il n'est pas géré à temps. La réduction des risques du changement climatique nécessitera le captage et le traitement du CO2provenant de divers processus anthropiques.
L’enjeu est donc de mettre en place des stratégies de captage, stockage et valorisation du carbone, aussi appelées en anglais Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS). A ce jour, la stratégie la plus utilisée consiste à capturer le dioxyde de carbone puis à le piéger dans d’anciens puits de pétrole et de gaz naturel. Toutefois, le dioxyde de carbone n’est alors pas valorisé.
Des procédés de conversion chimique du dioxyde de carbone permettent de produire différentes molécules telles que de l’urée utilisée comme engrais, ou du méthane, du méthanol, du gaz de synthèse utilisé comme combustible ou encore des hydrocarbures. On peut notamment citer les procédés d’hydrogénation, de méthanation biologique ou en présence d’un catalyseur, ou encore le procédé Fischer-Tropsch. Ces procédés sont avantageux car ils permettent de recycler le CO2et de le valoriser. Cependant, ils nécessitent l’ajout d’un second réactif donneur d’électron tel que du dihydrogène. Il faut donc générer en amont de ce procédé le second réactif à utiliser ce qui nécessite une installation, de l’énergie et des matériaux supplémentaires. De plus, ces procédés sont conduits par des installations classiques énergivores nécessitant souvent des conditions opératoires à haute pression et haute température. De tels procédés sont notamment économiques à partir d’une taille minimale d’installation, ils ne sont donc pas adaptés pour le traitement de n’importe quelle source d’émission.
Il existe donc un besoin pour un procédé permettant de convertir le dioxyde de carbone et de le valoriser, en particulier sans ajout d’un second réactif donneur d’électron lors de l’étape de conversion du dioxyde de carbone et en utilisant des procédés moins énergivores et flexibles en termes de taille de l’installation et de l’emplacement à utiliser.
Un premier objet de l’invention concerne un procédé de valorisation du dioxyde de carbone comprenant :
(a) une étape de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
(b) une étape d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser produisant un premier effluent contenant du monoxyde de carbone, au cours de laquelle au moins une partie du dioxyde de carbone contenu dans l’effluent gazeux à valoriser est convertie en monoxyde de carbone par électrolyse ;
(c) au moins une étape de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent catalysé par un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique couplé à un catalyseur, ladite étape (c) produisant un effluent à valeur ajoutée, au cours de laquelle au moins une partie du monoxyde de carbone contenu dans le premier effluent est convertie en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures.
(a) une étape de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
(b) une étape d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser produisant un premier effluent contenant du monoxyde de carbone, au cours de laquelle au moins une partie du dioxyde de carbone contenu dans l’effluent gazeux à valoriser est convertie en monoxyde de carbone par électrolyse ;
(c) au moins une étape de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent catalysé par un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique couplé à un catalyseur, ladite étape (c) produisant un effluent à valeur ajoutée, au cours de laquelle au moins une partie du monoxyde de carbone contenu dans le premier effluent est convertie en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures.
Cet enchaînement d’étapes, comprenant en particulier l’utilisation d’une étape d’électrolyse du dioxyde de carbone pour le convertir en monoxyde de carbone, permet de valoriser le dioxyde de carbone, en particulier sans ajout de réactif supplémentaire et en utilisant uniquement une énergie électrique pour la mise en œuvre de l’étape (b).
De plus, le monoxyde de carbone généré est un composé souvent utilisé en chimie pour générer d’autres molécules, c’est donc un intermédiaire réactionnel qui peut être facilement converti en une autre molécule d’intérêt.
L’utilisation d’un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique permet d’utiliser un catalyseur à des températures et pressions inférieures aux températures et pressions de mise en œuvre des réactions en présence de catalyseurs qui ne sont pas activés par plasma, ce qui engendre des économies d’énergie et réduit des coûts d’installation et de fonctionnement du procédé. En effet, le plasma généré par un procédé de décharge diélectrique ne nécessite pas de monter en température pour l’activation du catalyseur, le démarrage et l’arrêt de l’installation sont immédiats et il n’y a donc pas de temps d’attente entre la mise en marche de l’installation et le moment où le catalyseur peut être utilisé. De plus, l’utilisation d’un plasma permet également de réduire la quantité de catalyseur utilisée et d’obtenir une conversion élevée rapidement. Enfin, l’utilisation de hautes températures pour activer le catalyseur entraîne la formation de carbone solide qui va le désactiver, ainsi travailler à une température inférieure, par exemple à température ambiante, permet de s’affranchir de cet inconvénient.
L’enchaînement d’étapes de la présente invention permet ainsi de valoriser le dioxyde de carbone en utilisant une installation utilisant plusieurs procédés naissants, propres, entièrement électriques et non énergivores puisque les conditions opératoires sont des températures et pressions inférieures aux températures et pressions de mise en œuvre des réactions en présence de catalyseurs qui ne sont pas couplés à un plasma, et sans apport de chaleur autre que celui apporté par l’air ambiant (i.e. sans apport de chaleur externe) lorsque les conditions opératoires sont à pression et température ambiante. L’électricité utilisée sera avantageusement choisie parmi les énergies décarbonées pour ainsi avoir un procédé entièrement neutre en carbone.
Avantageusement, l’au moins une étape (c) de conversion peut être choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation produisant un premier effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du méthane, une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du dihydrogène, et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par une réaction de Fischer-Tropsch produisant un troisième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures.
Les étapes de conversion choisies lors de l’étape (c) sont des étapes connues permettant d’obtenir des produits réutilisables dans de nombreux domaines tel que l’énergie.
Dans un mode de réalisation, le procédé peut comprendre au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone par méthanation et une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en présence d’eau. Au moins un effluent à valeur ajoutée, produit par l’au moins une étape (c1, c2) et comprenant du dioxyde de carbone non converti lors de l’étape (b) et/ou formé lors de l’étape (c2), peut être (i) envoyé à une étape (d) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone produisant un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 recyclé en amont de l’étape (b) d’électrolyse et un quatrième effluent gazeux purifié contenant un produit choisi parmi le dihydrogène et le méthane, ou (ii) envoyé, au moins une partie ou en totalité, en amont de l’étape (a) de fourniture du dioxyde de carbone par recirculation.
En effet, lors de l’étape (b), le dioxyde de carbone n’est généralement pas entièrement converti : il en reste donc une partie dans le premier effluent entrant dans l’étape (c) et dans l’effluent à valeur ajouté sortant de l’étape (c), ou dans le deuxième effluent gazeux sortant de l’étape (c2). De plus, la réaction de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en présence d’eau produit en plus du dihydrogène du dioxyde de carbone. Ainsi pour rendre le procédé neutre en carbone, il est avantageux de recycler les flux contenant le dioxyde de carbone non converti en amont de l’étape (b) d’électrolyse.
L’effluent à valeur ajoutée sortant de l’étape (c) contenant le dioxyde de carbone non converti comprend également le produit formé lors de l’étape (c) ainsi qu’une partie du monoxyde de carbone non converti et/ou formé lors de cette étape (c). De manière similaire, le deuxième effluent gazeux sortant de l’étape (c2) peut aussi contenir le dioxyde de carbone non converti et formé, le monoxyde de carbone non converti et le dihydrogène produit. Le dioxyde de carbone présent est donc dilué. Or, en entrée de l’étape (b) d’électrolyse, l’effluent doit avoir un ratio volumique de dioxyde de carbone d’au moins 0,5. L’ajout de l’étape (d) permet de concentrer le flux pour avoir un ratio volumique d’au moins 0,5 en dioxyde de carbone. Alternativement, seule une partie de l’effluent peut être renvoyée directement en amont de l’étape (a) en une quantité permettant d’obtenir en sortie de l’étape (a) un effluent gazeux à valoriser présentant une teneur adéquate en dioxyde de carbone.
Dans une variante, le procédé peut comprendre une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit et du dioxyde de carbone qui n’a pas été converti lors de l’étape (b) et/ou qui a été formé lors de l’étape (c2). Le procédé peut alors comprendre au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène. Le quatrième effluent gazeux purifié sortant de l’étape (d) de séparation et de concentration contenant le dihydrogène produit par l’étape (c2) peut alors être alors envoyé dans l’au moins une étape (c1, c3) de conversion.
Ce mode de réalisation permet ainsi de réduire, voire de supprimer, un apport en dihydrogène externe pour la mise en œuvre des étapes (c1) et/ou (c3).
Dans un autre mode de réalisation, le procédé peut comprendre une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit et le dioxyde de carbone qui n’a pas été converti lors de l’étape (b) et/ou qui a été formé lors de l’étape (c2) et au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène. Le deuxième effluent à valeur ajoutée peut alors être envoyé à l’au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1, c3) de conversion par méthanation ou par Fischer-Tropsch. Ce mode de réalisation permet également de réduire, voire de supprimer, un apport en dihydrogène externe pour la mise en œuvre des étapes (c1) et/ou (c3), mais sans mise en œuvre d’une étape (d) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone.
Avantageusement, l’étape (a) de fourniture de l’effluent gazeux à valoriser peut comprendre une étape (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone d’un effluent source contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5 produisant l’effluent gazeux à valoriser et un effluent source appauvri en dioxyde de carbone.
L’effluent à valoriser fourni par l’étape (a) doit en effet contenir une quantité minimale de dioxyde de carbone pour pouvoir être converti lors de l’étape (b) d’électrolyse. Dans le cas où l’effluent source contient un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5, l’étape (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone permet d’atteindre au moins la limite minimale fixée par le procédé d’électrolyse.
Avantageusement, l’étape (d) ou (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone peut être choisie parmi une étape d’adsorption assistée électriquement, une étape de séparation membranaire et/ou une étape de lavage aux amines.
Un autre objet de l’invention concerne une installation de valorisation du dioxyde de carbone, notamment pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention. L’installation de valorisation du dioxyde de carbone selon l’invention comprend :
- une conduite de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
- une unité d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite de fourniture et une conduite d’évacuation d’un premier effluent contenant du monoxyde de carbone ;
- au moins une unité de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent équipé d’un système de décharge à barrière électrique pour générer un plasma couplé à un catalyseur ladite au moins une unité comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite d’évacuation de l’unité d’électrolyse et une conduite d’évacuation d’un effluent à valeur ajoutée contenant au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène ou des hydrocarbures.
- une conduite de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
- une unité d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser, comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite de fourniture et une conduite d’évacuation d’un premier effluent contenant du monoxyde de carbone ;
- au moins une unité de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent équipé d’un système de décharge à barrière électrique pour générer un plasma couplé à un catalyseur ladite au moins une unité comprenant une conduite d’alimentation raccordée à la conduite d’évacuation de l’unité d’électrolyse et une conduite d’évacuation d’un effluent à valeur ajoutée contenant au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène ou des hydrocarbures.
Avantageusement, l’au moins une unité de conversion peut être choisie parmi une première unité de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation comprenant une conduite d’évacuation d’un premier effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du méthane, une deuxième unité de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, comprenant une conduite d’évacuation d’un deuxième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du dihydrogène, et une troisième unité de conversion par Fischer-Tropsch du monoxyde de carbone en hydrocarbures comprenant une conduite d’évacuation d’un troisième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures.
L’installation de traitement peut notamment comprendre au moins une unité de conversion choisie parmi une première unité de conversion par méthanation et une deuxième unité de conversion électrochimique. La conduite d’évacuation de l’effluent à valeur ajoutée peut alors être (i) raccordée à une conduite d’alimentation d’une première unité de séparation et de concentration du dioxyde de carbone comprenant une conduite d’évacuation d’un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 raccordée à la conduite d’alimentation de l’unité d’électrolyse et une conduite d’évacuation d’un quatrième effluent gazeux contenant un produit choisi parmi le dihydrogène et le méthane, ou la conduite d’évacuation de l’effluent à valeur ajoutée peut être (ii) raccordée à la conduite (1) de fourniture par une conduite de recycle.
L’installation de traitement peut comprendre une deuxième unité de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent comprenant le dihydrogène produit et le dioxyde de carbone qui n’a pas été converti dans l’unité d’électrolyse et/ou qui a été formé dans la deuxième unité de conversion et au moins une unité de conversion pouvant être choisie parmi une première unité de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une troisième unité de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène. La conduite d’évacuation du quatrième effluent de la première unité de séparation et de concentration peut alors être raccordée à la conduite d’alimentation de l’au moins une unité de conversion.
L’installation de traitement peut comprendre une deuxième unité de conversion électrochimique du dioxyde de carbone en présence d’eau et au moins une unité de conversion pouvant être choisie parmi une première unité de conversion par méthanation et une troisième unité de conversion par Fischer-Tropsch. La conduite d’évacuation du deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit par la deuxième unité de conversion peut alors être raccordée à une conduite d’alimentation de l’au moins une unité de conversion.
Avantageusement, en amont de la conduite de fourniture, l’installation peut comprendre une deuxième unité de séparation et de concentration en dioxyde de carbone d’un effluent source contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5 comprenant une conduite d’alimentation de l’effluent source et la conduite de fourniture de l’effluent gazeux à valoriser.
Avantageusement, la première et la deuxième unité de séparation et de concentration du dioxyde de carbone peuvent être choisies parmi une zone d’adsorption assistée électriquement, une zone de séparation membranaire et/ou une zone de lavage aux amines.
D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés à titre indicatif mais non limitatifs, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Procédé
Le procédé selon l’invention est un procédé de valorisation du dioxyde de carbone d’un effluent à valoriser.
Le procédé de valorisation comprend une étape (a) de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5, une étape (b) d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser produisant un premier effluent contenant du monoxyde de carbone et une étape (c) de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent produisant un effluent à valeur ajoutée. L’étape (c) de conversion étant une étape catalysée par un catalyseur activé par un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique.
L’étape (b) est ainsi une étape d’électrolyse du dioxyde de carbone le convertissant en monoxyde de carbone alors que l’étape (c) est une étape de conversion du monoxyde de carbone au cours de laquelle au moins une partie du monoxyde de carbone est convertie en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et des hydrocarbures.
Les configurations alternatives des différentes étapes du procédé présenté ci-après sont combinables suivant l’objectif de traitement décidé.
Etape (a) de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser
L’étape (a) de fourniture est une étape de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5.
L’effluent à valoriser fourni peut provenir de différentes sources, notamment de tous procédés produisant un effluent gazeux contenant du dioxyde de carbone comme les digesteurs produisant du biogaz ou encore les centrales à charbon qui produisent de forts flux de dioxyde de carbone.
Cependant, la plupart des effluents sortants de ces procédés n’ont pas une concentration en dioxyde suffisante pour être fournis directement à l’étape (b). En effet, par exemple, le biogaz produit dans un digesteur contient environ 40% de dioxyde de carbone, le gaz de combustion produit par les centrales à charbon ou les procédés de combustion comprend environ 15 à 21% de dioxyde de carbone ou encore le gaz de synthèse produit par pyrolyse comprend environ 20 à 40% de dioxyde de carbone. Or, pour la suite et le bon fonctionnement du procédé, il faut un ratio volumique minimale de dioxyde de carbone de 0,5 en entrée de l’étape (b). Ces effluents sources peuvent ainsi contenir un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5.
Ainsi, dans un mode de réalisation, l’étape (a) de fourniture comprend une étape (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone d’un effluent source contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5 produisant l’effluent gazeux à valoriser et un effluent source appauvri en dioxyde de carbone.
L’étape (e) de séparation et de concentration de l’effluent est choisie parmi une étape (e1) d’adsorption assistée électriquement, une étape (e2) de séparation membranaire et une étape (e3) de lavage aux amines.
L’étape (e1) d’adsorption assistée électriquement, également appelé Electro-Swing Adsorption (ESA) en anglais, est un procédé de capture et de concentration d’un composé comprenant un système électrique qui permet d'adsorber et d’expulser le CO₂. Lors de cette étape, le gaz source entre dans un côté d’une pile et il est envoyé à travers les électrodes qui composent la pile, dans lesquelles le CO₂ est absorbé. Le gaz restant passe simplement à travers la pile et sort de l'autre côté. Une fois que la pile est saturée en CO₂, le gaz entrant est arrêté, et du CO₂ pur sort de la pile de l'autre côté. L'installation de cheminées en parallèle avec des cycles alternés permet un flux continu de gaz mélangé entrant et de CO₂ pur sortant. L’étape (e1) d’adsorption assistée électriquement est notamment détaillée dans le document US2021387139 qui présente un procédé d’adsorption assistée électriquement pour la séparation de plusieurs composés dans un effluent gazeux.
L’étape (e2) de séparation membranaire consiste à séparer plusieurs composés d’un gaz en envoyant un effluent gazeux traverser un module comprenant une membrane. Suivant la différence de perméabilité de la membrane vis-à-vis des composés de l’effluent gazeux, certains composés traverseront plus vite la membrane tandis que d’autres la traverseront lentement. Ainsi, dans le cas de l’invention, d’un côté ou de l’autre du module, il y aura différentes concentrations du dioxyde de carbone, un effluent sera concentré en CO2tandis que l’autre effluent sera appauvri en CO2.
L’étape (e3) de lavage aux amines est un procédé de séparation d’un mélange gazeux utilisant une solution aqueuse d’amines. L’effluent gazeux composé du dioxyde de carbone va, ici, traverser la solution d’amines et le CO2va alors être adsorbé par les amines présentes. Ensuite, le CO2 est désorbé des amines pour récupérer un effluent concentré en dioxyde de carbone. Les amines souvent utilisées sont par exemple la diéthanolamine (DEA), l’éthanolamine (MEA) ou encore la N-méthyldiéthanolamine.
Préférentiellement, l’étape (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone est l’étape (e1) d’adsorption assistée électriquement. Cependant l’homme du métier pourra choisir l’étape (a), et notamment l’ajout ou non d’une étape (e) parmi les étapes (e1), (e2) et (e3) précédemment décrites, de manière usuelle en fonction de la taille de l’usine, de l’effluent source ou encore de l’objectif visé en ratio volumique de dioxyde de carbone dans l’effluent à valoriser.
Etape (b) d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser
L’effluent gazeux à valoriser issu de l’étape (a) de fourniture est ensuite électrolysé pour produire un premier effluent gazeux contenant du monoxyde de carbone. Au cours de l’étape (b), au moins une partie du dioxyde de carbone contenu dans l’effluent gazeux à valoriser est convertie en monoxyde de carbone par électrolyse.
L’électrolyse du dioxyde du carbone est un procédé de réduction électrochimique du dioxyde de carbone. Ce procédé consiste à faire circuler l’effluent gazeux près de la cathode d’un dispositif d’électrolyse comprenant une anode et une cathode puis d’appliquer un potentiel entre les deux électrodes réduisant ainsi le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. L’anode de ce dispositif peut être choisie parmi toutes électrodes traditionnellement utilisées dans l’art antérieur et bien connues de l’homme du métier. La cathode, quant à elle, est une électrode comprenant un support électriquement conducteur tel que du cuivre, zinc, nickel, fer… dont au moins une partie de la surface est recouverte d’un dépôt métallique. Le dépôt métallique peut être un alliage, par exemple un alliage de zinc et d’argent tel que décrit dans le document EP3670701. D’autres exemples d’électrodes peuvent être trouvés dans le document EP3918111.
La conversion du dioxyde de carbone par électrolyse est généralement pilotée suivant la pression partielle en CO2dans l’effluent gazeux à valoriser. Plus la pression partielle est élevée, plus l’électrolyse sera efficace. C’est pourquoi l’effluent à valoriser doit contenir un ratio volumique d’au moins 0,5 en dioxyde de carbone.
En général, en sortie de l’étape (b), tout le dioxyde de carbone présent dans l’effluent à valoriser n’a pas été converti. Ainsi, le premier effluent contient généralement du dioxyde de carbone non converti.
Etape (c) de conversion du monoxyde de carbone
Le premier effluent issu de l’étape (b) d’électrolyse est ensuite envoyé dans une étape (c) de conversion du monoxyde de carbone pour produire un effluent à valeur ajoutée. Au cours de l’étape (c) de conversion au moins une partie du monoxyde de carbone contenu dans le premier effluent est convertie en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures.
L’étape (c) de conversion du monoxyde de carbone est réalisée en présence d’un catalyseur couplé à un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique.
L'état plasmique est défini comme un gaz ionisé électriquement neutre et qui contient des électrons libres, des ions et des espèces neutres énergétiquement excitées (atomes et molécules) caractérisées par un comportement collectif. Dans un plasma non thermique, la majeure partie de l'énergie couplée est principalement libérée aux électrons libres qui dépassent de plusieurs ordres de grandeur la température des composants lourds du plasma (ions et neutres). La température apparente du gaz reste alors similaire à la température ambiante si les phénomènes exothermiques ou endothermiques sont absents. Le plasma non thermique fait référence à un état de plasma qui n'est pas en équilibre thermique : l'équilibre n'est pas atteint car la densité du nombre d'électrons n'est pas assez élevée par rapport aux autres particules lourdes pour réaliser un transfert d'énergie suffisant entre les électrons et les particules lourdes. L'ionisation et les processus chimiques dans ces plasmas sont établis par la température (ou le niveau d'énergie) des électrons et ne sont pas sensibles aux processus thermiques et à la température du gaz. La méthode la plus courante de génération de plasma consiste à appliquer un champ électrique entre deux électrodes métalliques entourant un gaz neutre. Si le champ appliqué dépasse un certain seuil de densité d'énergie (appelé intensité du champ de claquage), une décharge gazeuse se forme, initiant ainsi la formation d'un plasma. Ce procédé est donc un procédé de décharge à barrière diélectrique (DBD), également appelé Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma catalysis en anglais, initialement appelé décharge silencieuse, où deux électrodes sont séparées par au moins une barrière diélectrique isolante pour générer le plasma.
Le catalyseur couplé à un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique est typiquement un catalyseur hétérogène solide. Le principe général de la catalyse par plasma est une catalyse hétérogène activée par la présence du plasma. Les molécules s'adsorbent sur la surface du catalyseur et sont ensuite transformées par des réactions chimiques. La présence du plasma joue un rôle synergique avec le catalyseur permettant de favoriser l’adsorption des molécules sur le catalyseur. Il permet ainsi d’apporter une énergie d’activation suffisante pour que les propriétés catalytiques du catalyseur soient effectives à pression atmosphérique et à des températures inférieures aux températures de mise en œuvre des réactions en présence de catalyseurs qui ne sont pas activés par plasma (catalyse thermique), par exemple à température ambiante. Ce procédé peut-être un procédé de plasma non thermique lorsqu’il est réalisé à température ambiante, sans apport externe de chaleur.
L’étape (c) de conversion peut comprendre une ou plusieurs des étapes suivantes : une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation, une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par une réaction de Fischer-Tropsch. L’étape (c) de conversion (à savoir les étapes (c1), (c2) et (c3)) est typiquement réalisée à pression atmosphérique et à une température de 20°C à 200°C, de préférence à une température est de 20°C à 50°C. Le temps de séjour est de moins de 10 minutes, de préférence il est inférieur à 1 minute. Pour cette étape, le procédé de décharge à barrière diélectrique est typiquement installé à l’intérieur du réacteur (ou des réacteurs) dans lequel se produit l’étape (c) de conversion. Le catalyseur est donc installé au niveau des électrodes générant le plasma, par exemple en lit fixe, et l’effluent circule entre ces électrodes au travers du catalyseur.
L’étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone par méthanation produit un premier effluent à valeur ajoutée contenant du méthane. La méthanation est une réaction de synthèse du méthane à partir du monoxyde de carbone et en présence de dihydrogène, selon la réaction : CO + 3H2= CH4+ H2O. La méthanation est un procédé bien connu qui ne sera pas détaillé plus en détails. Les catalyseurs solides utilisables peuvent être par exemple des alliages d’un métal et d’un oxyde tel qu’un alliage de nickel et d’oxyde de zirconium.
L’étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone produit un deuxième effluent à valeur ajoutée contenant du dihydrogène. La conversion électrochimique, également appelée réaction de gaz à l’eau ou Water-Gaz Shift Reaction (WGSR) en anglais, est un procédé convertissant le monoxyde de carbone et de la vapeur d’eau en un mélange de dioxyde de carbone et de dihydrogène selon la réaction : CO + H2O = CO2+ H2. En entrée de cette étape, typiquement, autant d’eau que du premier effluent issu de l’étape (b) sont introduits. Le procédé de conversion électrochimique est réalisé en une seule étape en utilisant un catalyseur solide. Les catalyseurs solides utilisables peuvent être par exemple des alliages d’un métal et d’un oxyde tel qu’un alliage de nickel et d’oxyde de fer ou encore un alliage d’or et d’oxyde de zirconium.
Enfin, l’étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par une réaction de Fischer-Tropsch produit, en présence de dihydrogène, un troisième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures. Les hydrocarbures formés peuvent être des chaînes contenant de 1 à 20 atomes de carbone. La réaction de Fischer-Tropsch correspond à un assemblage de différentes réactions ayant pour but de convertir un mélange de CO et de H2en hydrocarbures. Le procédé, bien connu de l’homme du métier, convertit par voie catalytique l’effluent entrant avec un catalyseur inorganique particulier, par exemple un catalyseur à base de cobalt tel qu’un catalyseur Co/SiO2. On peut notamment citer par exemple l’article suivant qui démontre que la synthèse de Fischer-Tropsch est favorisé par un catalyseur activé par DBD plasma :Galip Akay , Kui Zhang, Wail S. S. Al- Harrasi , and R. Mohan Sankaran . Catalytic Plasma Fischer–Tropsch Synthesis Using Hierarchically Connected Porous Co/SiO2 Catalysts , 2020.
Dans un mode de réalisation alternatif, pour augmenter le rendement de l’installation, concernant la conversion du dioxyde de carbone, un recyclage du flux sortant de l’étape (c) contenant le dioxyde de carbone non converti, et optionnellement le dioxyde de carbone formé lors de l’étape (c) notamment lors de l’étape (c2), est effectuée. Ce recyclage concerne les étapes (c1) de conversion par méthanation et (c2) de conversion électrochimique, et s’effectue sur les effluents comprenant du dioxyde de carbone formé lors de l’étape (c) et/ou non converti par l’étape (b), à savoir les effluents à valeur ajoutée choisis parmi le premier effluent à valeur ajoutée et le deuxième effluent à valeur ajoutée. L’effluent est alors envoyé en amont de l’étape (a) de fourniture du dioxyde de carbone par recirculation.
Dans un autre mode de réalisation, le dihydrogène produit par l’étape (c2) de conversion électrochimique est utilisé pour alimenter au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion par méthanation et une étape (c3) de conversion par Fischer-Tropsch. Ainsi, le deuxième effluent à valeur ajoutée est envoyé à l’au moins une étape (c) choisie parmi l’étape (c1, c3) de conversion par méthanation ou par Fischer-Tropsch.
Etape optionnelle (d) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone
Dans un mode de réalisation alternatif, au moins une des étapes (c1) de conversion par méthanation, (c2) de conversion électrochimique et (c3) de conversion par une réaction de Fischer-Tropsch peut être suivie d’une étape (d) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone. L’étape (d) de séparation et de concentration est effectuée sur un ou plusieurs des effluents produits par les étapes (c1, c2, c3), lequel est choisi parmi le premier effluent à valeur ajoutée, le deuxième effluent à valeur ajoutée et le deuxième effluent gazeux. Cette étape (d) produit alors un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 recyclé en amont de l’étape (b) d’électrolyse.
L’étape (d) a donc pour but de séparer le dioxyde de carbone des autres produits formés et de le concentrer pour obtenir un ratio volumique d’au moins 0,5 en CO2et ainsi pouvoir le recycler en amont de l’étape (b) d’électrolyse.
Lorsque l’étape (d) est placée en aval des étapes (c1) de conversion par méthanation et (c2) de conversion électrochimique, l’effluent à valeur ajoutée produit par ces étapes est séparé en le troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 et un quatrième effluent gazeux contenant le produit à valeur ajouté, dihydrogène ou méthane selon la réaction.
Dans un autre mode de réalisation alternatif, le quatrième effluent issu de la succession des étapes (c2) de conversion électrochimique et (d) de séparation et de concentration et contenant du dihydrogène est envoyé dans au moins une étape choisie parmi l’étape (c1) de conversion par méthanation et l’étape (c3) de conversion par Fischer-Tropsch pour utiliser le dihydrogène produit comme réactif pour les réactions de méthanation et de Fischer-Tropsch.
Description de l’installation
En référence à la , l’installation 100 de valorisation du dioxyde de carbone comprend une conduite 1 de fourniture d’un effluent à valoriser adaptée à la mise en œuvre de l’étape (a) du procédé, une unité 120 d’électrolyse de l’effluent à valoriser adaptée à la mise en œuvre de l’étape (b) du procédé et une unité 130 de conversion du monoxyde de carbone adaptée à la mise en œuvre de l’étape (c) du procédé.
L’unité 120 d’électrolyse du dioxyde de carbone comprend une conduite d’alimentation 2 de l’effluent à valoriser raccordée à la conduite de fourniture 1 et une conduite d’évacuation 3 d’un premier effluent gazeux comprenant du monoxyde de carbone.
L’unité 130 de conversion du monoxyde de carbone comprend une conduite d’alimentation 4 du premier effluent gazeux raccordée à la conduite d’évacuation 3 de la première unité 120 et une conduite d’évacuation 5 d’un effluent à valeur ajoutée contenant au moins un composé choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures. Cette unité 130 de conversion comprend également un catalyseur et un système de décharge à barrière électrique pour générer un plasma dans la zone où est située le catalyseur.
La présente un mode de réalisation de l’installation, comprenant notamment une mise en œuvre alternative de l’étape (a) de fourniture de l’effluent à valoriser et, en option, une mise en œuvre d’une séparation et d’une concentration en aval de l’étape (c). L’installation 200 comprend la conduite 1 de fourniture d’un effluent à valoriser adaptée à la mise en œuvre de l’étape (a) du procédé, une unité 220 d’électrolyse de l’effluent à valoriser adaptée à la mise en œuvre de l’étape (b) du procédé et une unité 230 de conversion du monoxyde de carbone adaptée à la mise en œuvre de l’étape (c) du procédé. Ces unités 220 et 230 sont identiques aux unités 120 et 130 décrites en référence à la , les numérotations des conduites restent les mêmes pour ces unités.
En référence à la , l’installation 200 comprend :
- en aval de l’unité 230 de conversion, une première unité 240 de séparation et de concentration apte à réaliser l’étape (d) du procédé, et
- en amont de la conduite de fourniture 1, une deuxième unité 210 de séparation et de concentration apte à réaliser l’étape (e) du procédé.
A noter que l’installation pourrait ne comprendre qu’une seule de ces unités de séparation et de concentration.
La deuxième unité 210 de séparation et de concentration comprend une conduite d’alimentation 6 d’un effluent source. La conduite de fourniture 1 de l’effluent à valoriser correspond à la conduite d’évacuation de la deuxième unité 210. La deuxième unité 210 de cette installation est choisie parmi une zone d’adsorption assistée électriquement, une zone de séparation membranaire et/ou une zone de lavage aux amines.
La première unité 240 de séparation et de concentration comprend une conduite d’alimentation 8 raccordée à la conduite d’évacuation 5 de l’unité 230, une conduite d’évacuation 9 d’un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5.
La première unité 240 de cette installation est choisie parmi une zone d’adsorption assistée électriquement, une zone de séparation membranaire et/ou une zone de lavage aux amines.
En référence à la , la conduite d’évacuation 9 de l’unité 240 est raccordée à la conduite d’alimentation 2 de l’unité 220 d’électrolyse par une conduite 10 de recirculation.
La présente plusieurs modes de réalisation de l’installation.
L’installation 300 représentée comprend tout d’abord une deuxième unité 310 de séparation et de concentration en dioxyde de carbone alimentée en effluent source par une conduite 6 d’alimentation. L’unité 310 comprend une conduite 1 d’évacuation et de fourniture de l’effluent à valoriser contenant un ratio volumique d’au moins 0,5 en dioxyde de carbone et une autre conduite 11 d’évacuation d’un effluent appauvri en dioxyde de carbone.
La conduite 1 de fourniture de l’effluent à valoriser est raccordée à la conduite 2 d’alimentation de l’unité 320 d’électrolyse du dioxyde de carbone. L’unité 320 d’électrolyse comprend également une conduite d’évacuation 3 du premier effluent.
Ensuite, la conduite 3 d’évacuation est raccordée à la conduite 4 d’alimentation de l’unité de conversion du monoxyde de carbone. Sur cette figure, plusieurs variantes de l’invention sont présentées.
Dans une première variante, l’unité de conversion est une unité 330-1 de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation. L’unité 330-1 comprend alors une conduite d’alimentation 4-1 du premier effluent et une conduite d’évacuation 5-1 d’un premier effluent à valeur ajoutée contenant du méthane, et généralement du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone non convertis. La conduite d’évacuation 5-1 est raccordée à une conduite de recirculation 12-1 apte à réaliser le choix (ii) du procédé en envoyant une partie du premier effluent à valeur ajoutée en amont de la deuxième unité 310 de séparation et de concentration du dioxyde de carbone. En variante, selon le ratio volumique en dioxyde de carbone qu’il contient, ce premier effluent pourrait être envoyé directement en amont de l’unité 320 d’électrolyse. La conduite d’évacuation 5-1 est également raccordée à une conduite 8-1 d’alimentation d’une première unité 340 de séparation et de concentration du dioxyde de carbone optionnelle. La première unité 340 de séparation et de concentration comprend également une conduite d’évacuation 13-1 d’un quatrième effluent gazeux enrichi en méthane et appauvri en dioxyde de carbone non converti et une conduite d’évacuation 9-1 d’un troisième effluent gazeux enrichi en dioxyde de carbone. Lorsque le troisième effluent gazeux contient un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5, on pourra prévoir de raccorder la conduite d’évacuation 9-1 à une conduite 10-1 de recirculation du troisième effluent gazeux en amont de l’unité 320 d’électrolyse. Lorsque le troisième effluent gazeux contient un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5, il pourra être renvoyé en amont de la deuxième unité 310 de séparation et de concentration.
Dans une deuxième variante, l’unité de conversion est une unité 330-2 de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène. L’unité 330-2 comprend alors une conduite d’alimentation 4-2 du premier effluent et une conduite d’évacuation 5-2 d’un deuxième effluent à valeur ajoutée contenant du dihydrogène ainsi que du dioxyde de carbone, et généralement du monoxyde de carbone non converti. La conduite d’évacuation 5-2 est raccordée à une conduite de recirculation 12-2 apte à réaliser le choix (ii) du procédé en envoyant une partie du deuxième effluent à valeur ajoutée en amont de la deuxième unité 310 de séparation et de concentration du dioxyde de carbone. En variante, selon le ratio volumique en dioxyde de carbone qu’il contient, ce premier effluent pourrait être envoyé directement en amont de l’unité 320 d’électrolyse. La conduite d’évacuation 5-2 est également raccordée à une conduite 8-2 d’alimentation de la première unité 340 de séparation et de concentration du dioxyde de carbone (unité optionnelle). La première unité 340 de séparation et de concentration comprend également une conduite d’évacuation 13-2 d’un quatrième effluent gazeux enrichi en dihydrogène et appauvri en dioxyde de carbone et une conduite d’évacuation 9-2 d’un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5. La conduite d’évacuation 9-2 est ici raccordée à une conduite 10-2 de recirculation du troisième effluent gazeux en amont de l’unité 320 d’électrolyse tandis que la conduite d’évacuation 13-2 est raccordée, dans l’exemple représenté, à une conduite 14 d’alimentation en dihydrogène d’une unité 330-3 de conversion par Fischer-Tropsch et une conduite d’alimentation 15 d’alimentation en dihydrogène de l’unité 330-1 de conversion par méthanation. Selon les configurations, on pourra renvoyer ce quatrième effluent gazeux enrichi en dihydrogène à une unité de conversion 330-3 de conversion par Fischer-Tropsch ou à l’unité 330-1 de conversion par méthanation ou aux deux unités lorsqu’elles sont présentes. Dans le cas où le ratio volumique est inférieur à 0,5 alors la conduite d’évacuation 9-2 est raccordée à la conduite 6 en amont de la deuxième unité 310 de séparation et de concentration du dioxyde de carbone.
Dans une troisième variante, l’unité de conversion est une unité 330-3 de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par une réaction de Fischer-Tropsch. L’unité 330-3 comprend alors une conduite d’alimentation 4-3 du premier effluent, une conduite 14 d’alimentation en dihydrogène et une conduite d’évacuation 5-3 d’un troisième effluent à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures en C1-C20, et généralement du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone non convertis.
Les différentes variantes présentées en référence aux figures 1 à 3 sont combinables suivant l’objectif de valorisation décidé. Notamment, les différentes variantes décrites en référence à la peuvent être combinées entre elles, à savoir l’unité de conversion pourra comprendre une ou plusieurs des unités de conversion 330-1, 330-2, 330-3.
Notamment, préférentiellement, l’installation comprend les unités 330-1 et 330-2 de conversion chacune suivie de son unité 340 dédiée avec une recirculation du dioxyde de carbone en amont de l’unité 320 de l’électrolyse et une recirculation du dihydrogène vers l’unité 330-1.
Préférentiellement, l’installation comprend l’unité 330-2 de conversion électrochimique couplée à une unité 340 et à une unité 330-3 avec une recirculation du dioxyde de carbone issu de l’unité 340 en amont de l’unité 320 d’électrolyse.
Claims (14)
- Procédé de valorisation du dioxyde de carbone comprenant :
(a) une étape de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
(b) une étape d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser produisant un premier effluent contenant du monoxyde de carbone, au cours de laquelle au moins une partie du dioxyde de carbone contenu dans l’effluent gazeux à valoriser est convertie en monoxyde de carbone par électrolyse ;
(c) au moins une étape de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent catalysée par un plasma généré par un procédé de décharge à barrière diélectrique couplé à un catalyseur, ladite étape (c) produisant un effluent à valeur ajoutée, au cours de laquelle au moins une partie du monoxyde de carbone contenu dans le premier effluent est convertie en au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène et/ou des hydrocarbures. - Procédé de valorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’au moins une étape (c) de conversion est choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation produisant un premier effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du méthane, une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par une réaction de Fischer-Tropsch produisant un troisième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures.
- Procédé de valorisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone par méthanation et une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en présence d’eau et en ce que au moins un effluent à valeur ajouté, produit par l’au moins une étape (c1, c2) et comprenant du dioxyde de carbone non converti lors de l’étape (b) et/ou formé lors de l’étape (c2), est (i) envoyé à une étape (d) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone produisant un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 recyclé en amont de l’étape (b) d’électrolyse, et un quatrième effluent gazeux purifié contenant un produit choisi parmi le dihydrogène et le méthane ou (ii) envoyé, au moins en partie ou en totalité, en amont de l’étape (a) de fourniture du dioxyde de carbone par recirculation.
- Procédé de valorisation selon la revendication 3, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit et du dioxyde de carbone qui n’a pas été converti lors de l’étape (b) et/ou qui a été formé lors de l’étape (c2) et au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène, et en ce que le quatrième effluent gazeux purifié sortant de l’étape (d) de séparation et de concentration contenant le dihydrogène produit par l’étape (c2) est envoyé dans l’au moins une étape (c1, c3) de conversion.
- Procédé de valorisation selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape (c2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit et le dioxyde de carbone qui n’a pas été converti lors de l’étape (b) et/ou qui a été formé lors de l’étape (c2), et au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une étape (c3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène, et en ce que le deuxième effluent à valeur ajoutée est envoyé à l’au moins une étape (c) choisie parmi une étape (c1, c3) de conversion par méthanation ou par Fischer-Tropsch.
- Procédé de valorisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’étape (a) de fourniture de l’effluent gazeux à valoriser comprend une étape (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone d’un effluent source contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5 produisant l’effluent gazeux à valoriser et un effluent source appauvri en dioxyde de carbone.
- Procédé de valorisation selon l’une quelconque des revendications 3, 4 ou 6, caractérisé en ce que l’étape (d) ou (e) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone est choisie parmi une étape d’adsorption assistée électriquement, une étape de séparation membranaire et/ou une étape de lavage aux amines.
- Installation (100, 200, 300) de valorisation du dioxyde de carbone, ladite installation comprenant :
- une conduite (1) de fourniture d’un effluent gazeux à valoriser contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 ;
- une unité (120, 220, 320) d’électrolyse de l’effluent gazeux à valoriser, comprenant une conduite (2) d’alimentation raccordée à la conduite (1) de fourniture et une conduite (3) d’évacuation d’un premier effluent contenant du monoxyde de carbone ;
- au moins une unité (130, 230) de conversion du monoxyde de carbone du premier effluent équipé d’un système de décharge à barrière électrique pour générer un plasma couplé à un catalyseur ladite au moins une unité (130, 230) comprenant une conduite (4) d’alimentation raccordée à la conduite (3) d’évacuation de l’unité d’électrolyse et une conduite (5) d’évacuation d’un effluent à valeur ajoutée contenant au moins un produit choisi parmi du méthane, du dihydrogène ou des hydrocarbures. - Installation (300) de valorisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que l’au moins une unité de conversion est choisie parmi une première unité (330-1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation comprenant une conduite (5-1) d’évacuation d’un premier effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du méthane, une deuxième unité (330-2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, comprenant une conduite (5-2) d’évacuation d’un deuxième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant du dihydrogène, et une troisième unité (330-3) de conversion par Fischer-Tropsch du monoxyde de carbone en hydrocarbures comprenant une conduite (5-3) d’évacuation d’un troisième effluent gazeux à valeur ajoutée contenant des hydrocarbures.
- Installation (300) de valorisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que l’installation (300) comprend au moins une unité de conversion choisie parmi une première unité (330-1) de conversion par méthanation et une deuxième unité (330-2) de conversion électrochimique, et en ce que la conduite d’évacuation de l’effluent à valeur ajoutée (5-1, 5-2) est (i) raccordée à une conduite (8-1, 8-2) d’alimentation d’une première unité (240, 340) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone comprenant une conduite (9-1, 9-2) d’évacuation d’un troisième effluent gazeux contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone d’au moins 0,5 raccordée à la conduite (2) d’alimentation de l’unité d’électrolyse et une conduite (13-1, 13-2) d’évacuation d’un quatrième effluent gazeux contenant un produit choisi parmi le dihydrogène et le méthane, ou la conduite d’évacuation de l’effluent à valeur ajoutée (5-1, 5-2) est (ii) raccordée à la conduite (1) de fourniture par une conduite de recycle (12-1, 12-2).
- Installation (300) de valorisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l’installation (300) comprend une deuxième unité (330-2) de conversion électrochimique du monoxyde de carbone en dihydrogène en présence d’eau, produisant un deuxième effluent comprenant le dihydrogène produit et le dioxyde de carbone qui n’a pas été converti dans l’unité d’électrolyse et/ou qui a été formé dans la deuxième unité de conversion et au moins une unité de conversion choisie parmi une première unité (330-1) de conversion du monoxyde de carbone en méthane par méthanation en présence de dihydrogène et une troisième unité (330-3) de conversion du monoxyde de carbone en hydrocarbures par Fischer-Tropsch en présence de dihydrogène, et en ce que la conduite (13-2) d’évacuation du quatrième effluent de la première unité (340) de séparation et de concentration est raccordée à la conduite (4-1, 14) d’alimentation de l’au moins une unité de conversion.
- Installation (300) de valorisation selon l’une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que l’installation (300) comprend une deuxième unité (330-2) de conversion électrochimique du dioxyde de carbone en présence d’eau et au moins une unité de conversion choisie parmi une première unité (330-1) de conversion par méthanation et une troisième unité (330-3) de conversion par Fischer-Tropsch, et en ce que la conduite (13-2) d’évacuation du deuxième effluent à valeur ajoutée comprenant le dihydrogène produit par la deuxième unité (330-2) de conversion est raccordée à une conduite (4-1, 14) d’alimentation de l’au moins une unité de conversion.
- Installation (200, 300) de valorisation selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu’en amont de la conduite de fourniture, l’installation (200, 300) comprend une deuxième unité (210, 310) de séparation et de concentration en dioxyde de carbone d’un effluent source contenant un ratio volumique en dioxyde de carbone inférieur à 0,5 comprenant une conduite (6) d’alimentation de l’effluent source et la conduite (1) de fourniture de l’effluent gazeux à valoriser.
- Installation (200, 300) de valorisation selon l’une quelconque des revendications 10, 11 ou 13, caractérisé en ce que la première unité (240, 340) et la deuxième unité (210, 310) de séparation et de concentration du dioxyde de carbone sont choisies parmi une zone d’adsorption assistée électriquement, une zone de séparation membranaire et/ou une zone de lavage aux amines.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2206601A FR3137306B1 (fr) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures |
| PCT/FR2023/051001 WO2024003510A1 (fr) | 2022-06-30 | 2023-06-29 | Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d'hydrogène et/ou de méthane |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2206601A FR3137306B1 (fr) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures |
| FR2206601 | 2022-06-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3137306A1 true FR3137306A1 (fr) | 2024-01-05 |
| FR3137306B1 FR3137306B1 (fr) | 2024-07-05 |
Family
ID=83188578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2206601A Active FR3137306B1 (fr) | 2022-06-30 | 2022-06-30 | Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3137306B1 (fr) |
| WO (1) | WO2024003510A1 (fr) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2921055A1 (fr) * | 2007-09-14 | 2009-03-20 | Nicolas Ugolin | Reacteur de reduction du dioxyde de carbone par une action conjuguee d'electrolyse et d'un plasma |
| EP3670701A1 (fr) | 2018-12-19 | 2020-06-24 | Paris Sciences et Lettres - Quartier Latin | Procédé de conversion de dioxyde de carbone (co2) en co par une réaction d'électrolyse |
| DE102020208604A1 (de) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | Denso Corporation | Energiewandlungssystem |
| EP3918111A1 (fr) | 2019-01-29 | 2021-12-08 | Paris Sciences et Lettres | Électrodes modifiées en surface et leur utilisation dans la réduction du co2 et du co |
| US20210387139A1 (en) | 2020-06-11 | 2021-12-16 | Verdox, Inc. | Electroswing adsorption cell with patterned electrodes for separation of gas components |
| WO2022031726A2 (fr) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | Opus 12 Incorporated | Système et procédé de commande de réacteur à dioxyde de carbone |
| WO2022090671A1 (fr) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Paris Sciences Et Lettres | Système catalytique mixte pour la conversion du co2 et/ou du co dans un procédé hybride plasma froid-catalyse |
-
2022
- 2022-06-30 FR FR2206601A patent/FR3137306B1/fr active Active
-
2023
- 2023-06-29 WO PCT/FR2023/051001 patent/WO2024003510A1/fr unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2921055A1 (fr) * | 2007-09-14 | 2009-03-20 | Nicolas Ugolin | Reacteur de reduction du dioxyde de carbone par une action conjuguee d'electrolyse et d'un plasma |
| EP3670701A1 (fr) | 2018-12-19 | 2020-06-24 | Paris Sciences et Lettres - Quartier Latin | Procédé de conversion de dioxyde de carbone (co2) en co par une réaction d'électrolyse |
| EP3918111A1 (fr) | 2019-01-29 | 2021-12-08 | Paris Sciences et Lettres | Électrodes modifiées en surface et leur utilisation dans la réduction du co2 et du co |
| DE102020208604A1 (de) * | 2019-07-18 | 2021-01-21 | Denso Corporation | Energiewandlungssystem |
| US20210387139A1 (en) | 2020-06-11 | 2021-12-16 | Verdox, Inc. | Electroswing adsorption cell with patterned electrodes for separation of gas components |
| WO2022031726A2 (fr) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | Opus 12 Incorporated | Système et procédé de commande de réacteur à dioxyde de carbone |
| WO2022090671A1 (fr) * | 2020-10-29 | 2022-05-05 | Paris Sciences Et Lettres | Système catalytique mixte pour la conversion du co2 et/ou du co dans un procédé hybride plasma froid-catalyse |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CUI XIAOJU ET AL: "Room-temperature electrochemical water-gas shift reaction for high purity hydrogen production", NATURE COMMUNICATIONS, vol. 10, no. 1, 1 January 2019 (2019-01-01), XP093016591, Retrieved from the Internet <URL:https://www.nature.com/articles/s41467-018-07937-w.pdf> DOI: 10.1038/s41467-018-07937-w * |
| GALIP AKAYKUI ZHANGWAIL S. S. AL-HARRASIR. MOHAN SANKARAN, CATALYTIC PLASMA FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS USING HIERARCHICALLY CONNECTED POROUS CO/SI02 CATALYSTS, 2020 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024003510A1 (fr) | 2024-01-04 |
| FR3137306B1 (fr) | 2024-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2661930C2 (ru) | Способ и система для получения диоксида углерода, очищенного водорода и электричества из сырьевого реформированного технологического газа | |
| CA2792012C (fr) | Procede pour une production d'hydrogene avec emission de co2 reduite | |
| CA2888117C (fr) | Procede pour une production d'hydrogene par reformage d'hydrocarbures utilisant de la vapeur, associe a une capture de dioxyde de carbone et a une production de vapeur | |
| EP2741996A1 (fr) | Procede pour une production d'hydrogene a partir de biogaz | |
| BR112020014630A2 (pt) | Processo para aprimorar a eficiência da conversão de carbono | |
| FR2936507B1 (fr) | Procede de production d'hydrogene avec captation totale du co2 et recyclage du methane non converti | |
| WO2014091097A1 (fr) | Procédé pour une production d'hydrogène par reformage d'hydrocarbures utilisant de la vapeur, associé à une capture de dioxyde de carbone et à une production de vapeur | |
| AU2018264668A1 (en) | A method for generating syngas for use in hydroformylation plants | |
| WO2022217280A1 (fr) | Procédé d'amélioration de l'efficacité de conversion de carbone | |
| FR3137306A1 (fr) | Procédé de conversion du dioxyde de carbone avec production d’hydrogène, de méthane et/ou d’hydrocarbures | |
| FR3052919A1 (fr) | Installation et procede de production d'energie comprenant une pile a combustible | |
| EP1575698B1 (fr) | Procede de generation de gaz de synthese par oxydation partielle catalytique | |
| CA2691766A1 (fr) | Procede de production d'hydrogene avec captation totale du co2 et reduction du methane non converti | |
| CN117177936A (zh) | 蓝氨生产方法 | |
| WO2021228616A1 (fr) | Installation et procede de production de biomethane avec perte de methane limitee et emission de co2 limitee | |
| TW201333181A (zh) | 氣體至液體的轉換技術 | |
| TWI839149B (zh) | 碳氫化合物的直接分解方法 | |
| KR20000018557A (ko) | 혐기성 폐수처리 및 이를 이용한 발전방법과그 장치 | |
| US20240167173A1 (en) | Power generation system and method for generating electricity from gaseous flowback | |
| US20240228269A9 (en) | Method for synthesising a liquid organic hydrogen carrier (lohc) loaded with hydrogen using hydrogen produced from a methanisation digestate | |
| FR2820416A1 (fr) | Procede et dispositif pour la production d'hydrogene par oxydation partielle de carburants hydrocarbones | |
| AU2022253493A1 (en) | Flexible fermentation platform for improved conversion of carbon dioxide into products | |
| FR3053325A1 (fr) | Procede de production d'hydrogene a haut rendement a partir d'un gaz de synthese, degoulottage d'unite existante | |
| EP4063000A1 (fr) | Installation pour le traitement par perméation membranaire d'un flux de biogaz avec une unité de séparation membranaire à deux modules | |
| WO2019002700A1 (fr) | Procédé de production d'hydrogène a haut rendement a partir d'un gaz de synthèse, dégoulottage d'unité existante |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| EXTE | Extension to a french territory |
Extension state: PF |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240105 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |