FR3138328A1 - PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE - Google Patents
PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE Download PDFInfo
- Publication number
- FR3138328A1 FR3138328A1 FR2207902A FR2207902A FR3138328A1 FR 3138328 A1 FR3138328 A1 FR 3138328A1 FR 2207902 A FR2207902 A FR 2207902A FR 2207902 A FR2207902 A FR 2207902A FR 3138328 A1 FR3138328 A1 FR 3138328A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- flow
- inorganic material
- mixture
- fraction
- enriched
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 54
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 160
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 160
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 156
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000002309 gasification Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 54
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 69
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 65
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 26
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 26
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 17
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 17
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 12
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 7
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 21
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 19
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 17
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 17
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 17
- 235000012254 magnesium hydroxide Nutrition 0.000 description 17
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 17
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 11
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 9
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 8
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 7
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 7
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 7
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 7
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000011736 potassium bicarbonate Substances 0.000 description 7
- 235000015497 potassium bicarbonate Nutrition 0.000 description 7
- 229910000028 potassium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 7
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 235000011118 potassium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 6
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 5
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L ammonium magnesium phosphate hexahydrate Chemical compound [NH4+].O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O CKMXBZGNNVIXHC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000010794 food waste Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 229910052567 struvite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005727 Friedel-Crafts reaction Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 230000010933 acylation Effects 0.000 description 1
- 238000005917 acylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000005882 aldol condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000029936 alkylation Effects 0.000 description 1
- 238000005804 alkylation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000004653 carbonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000009615 deamination Effects 0.000 description 1
- 238000006481 deamination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006114 decarboxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010841 municipal wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 238000007614 solvation Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/78—High-pressure apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/18—Treatment of sludge; Devices therefor by thermal conditioning
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/09—Viscosity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/08—Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/26—Reducing the size of particles, liquid droplets or bubbles, e.g. by crushing, grinding, spraying, creation of microbubbles or nanobubbles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/28—Anaerobic digestion processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
- C10J2300/0979—Water as supercritical steam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/169—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with water treatments
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Removal Of Specific Substances (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Abstract
L’invention concerne un procédé de traitement d’un mélange M1, ledit procédé comprenant : a) une étape d’hydrolyse du mélange M1 permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h, b) une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h, c) une étape de chauffage du mélange M1h afin d’obtenir un mélange M2, d) une première étape de séparation d’au moins une fraction du mélange M2 d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4, e) une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4, f) une deuxième étape de séparation d’au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4 afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, g) une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6 afin d’obtenir au moins un flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide. Figure pour l’abrégé : Fig. 1The invention relates to a process for treating a mixture M1, said process comprising: a) a step of hydrolysis of the mixture M1 making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h, b) placing under pressure of at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h, c) a step of heating the mixture M1h in order to obtain a mixture M2, d) a first step of separating at least a fraction of the mixture M2 to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4, e) a heating step implemented on at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4, f) a second step of separation of at least a fraction of the first flow depleted in material inorganic material M4 in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6, g) a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6 in order to obtain at least one M8 flow comprising gas and a liquid effluent. Figure for abstract: Fig. 1
Description
L’invention concerne le domaine du traitement de déchets complexes comprenant de la matière organique et de la matière inorganique, tels que la biomasse humide et les biodéchets en particulier industriels alimentaires ou agroalimentaires, et les boues et les boues issues des stations d'épuration.The invention relates to the field of treatment of complex waste comprising organic matter and inorganic matter, such as wet biomass and biowaste, particularly industrial food or agri-food waste, and sludge and sludge from wastewater treatment plants.
Les procédés de l’état de la technique tentent de traiter de la matière hétérogène, c’est-à-dire comprenant à la fois de la matière organique et de la matière inorganique, avec un procédé type gazéification hydrothermale.The processes of the state of the art attempt to treat heterogeneous matter, that is to say comprising both organic matter and inorganic matter, with a hydrothermal gasification type process.
Ces procédés type gazéification hydrothermale subissent de nombreux écueils, en particulier lorsque le déchet d’origine biologique (par exemple la biomasse humide) est hétérogène et/ou lorsqu’elle est de forte siccité et/ou lorsqu’elle présente une faible conductivité thermique. En effet, ce type de procédé met en œuvre des échangeurs de chaleur, et du fait de la composition de cette biomasse, des phénomènes de colmatage des échangeurs peuvent se produire.These hydrothermal gasification type processes suffer from numerous pitfalls, in particular when the waste of biological origin (for example wet biomass) is heterogeneous and/or when it is of high dryness and/or when it has low thermal conductivity. Indeed, this type of process uses heat exchangers, and due to the composition of this biomass, phenomena of clogging of the exchangers can occur.
La récupération efficace de la matière inorganique présente ou issue de la décomposition de ce type de biomasse hétérogène reste un challenge technico-économique dans l’état de l’art de de gazéification hydrothermale puisque cette séparation n'est pas suffisamment sélective pour récupérer les différents composants inorganiques (sels, oxydes, métaux, ...) séparément. De ce fait, une éventuelle valorisation de cette fraction inorganique nécessiterait de nombreuses étapes de post-traitement et deviendrait à faible rendement et non rentable économiquement.The efficient recovery of the inorganic material present or resulting from the decomposition of this type of heterogeneous biomass remains a technical-economic challenge in the state of the art of hydrothermal gasification since this separation is not sufficiently selective to recover the different inorganic components (salts, oxides, metals, etc.) separately. As a result, a possible valorization of this inorganic fraction would require numerous post-processing steps and would become low yield and economically unprofitable.
Enfin, les procédés de l’état de la technique peuvent être générateurs d’une grande consommation thermique et peuvent susciter des coûts de construction importants.Finally, state-of-the-art processes can generate high thermal consumption and can result in significant construction costs.
En effet, lorsque la biomasse est hétérogène, de forte siccité et de faible conductivité thermique, cela entraine au niveau des échangeurs thermiques, des gradients de température très importants au sein de la matrice de biomasse conduisant à des réactions indésirables (par exemple, formation de tar). De plus, la faible conductivité thermique entraine une augmentation importante de la surface des échangeurs conduisant à des coûts très importants.Indeed, when the biomass is heterogeneous, of high dryness and of low thermal conductivity, this leads to very significant temperature gradients at the level of the heat exchangers within the biomass matrix leading to undesirable reactions (for example, formation of tar). In addition, the low thermal conductivity leads to a significant increase in the surface area of the exchangers leading to very significant costs.
Il existe donc un besoin pour proposer un procédé de traitement avec un rendement élevé et une sélectivité améliorée pour la valorisation de déchets contenant de la matière organique et de la matière inorganique.There is therefore a need to propose a treatment process with high yield and improved selectivity for the recovery of waste containing organic matter and inorganic matter.
La présente invention permet de réaliser une gazéification hydrothermale optimisant tous les avantages de cette dernière : transformer des mélanges complexes contenant des matières solides organiques et non organiques en produits gazeux, liquides et de solides valorisables. Ceci grâce à l'interconnexion de plusieurs étapes de traitement et de récupérations sélectives, tout en minimisant les contraintes de coûts grâce à une homogénéisation parfaite de la biomasse d’entrée en particulier due à une diminution drastique de la viscosité.The present invention makes it possible to carry out hydrothermal gasification optimizing all the advantages of the latter: transforming complex mixtures containing organic and non-organic solid materials into gaseous, liquid and recoverable solid products. This is thanks to the interconnection of several treatment and selective recovery stages, while minimizing cost constraints thanks to perfect homogenization of the input biomass, in particular due to a drastic reduction in viscosity.
L’invention concerne un procédé de traitement d’un mélange M1 comprenant au moins de la matière organique, ledit procédé comprenant :The invention relates to a process for treating a mixture M1 comprising at least organic matter, said process comprising:
- une étape d’hydrolyse du mélange M1 à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h,a step of hydrolysis of the mixture M1 at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h,
- une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h,pressurizing at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h,
- une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) afin d’obtenir un mélange M2,a step of heating the mixture M1h resulting from step b) in order to obtain a mixture M2,
- une première étape de séparation d’au moins une fraction du mélange M2 issu de l’étape c) afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4,a first step of separating at least a fraction of the mixture M2 resulting from step c) in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4,
- une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4,a heating step implemented on at least a fraction of the first flow depleted of inorganic material M4,
- une deuxième étape de séparation d’au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6,a second step of separating at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4 from step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6,
- une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6 afin d’obtenir au moins un flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide.a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6 in order to obtain at least one flow M8 comprising gas and a liquid effluent.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, l’étape de mise sous pression b) permet de monter la pression du mélange hydrolysée M1h à une pression de 150 à 300 bars et/ou l’étape de chauffage c) permet de chauffer le mélange M1h issu de l’étape b) à une température allant de 200 à 350°C.According to one embodiment of the process of the invention, the pressurization step b) makes it possible to increase the pressure of the hydrolyzed mixture M1h to a pressure of 150 to 300 bars and/or the heating step c) makes it possible to heat the mixture M1h from step b) to a temperature ranging from 200 to 350°C.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, l’étape de chauffage e) permet de chauffer tout ou partie du premier flux appauvri en matière inorganique M4 à une température allant de 300°C à moins de 600°C.According to one embodiment of the method of the invention, the heating step e) makes it possible to heat all or part of the first flow depleted in inorganic material M4 to a temperature ranging from 300°C to less than 600°C.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, l’étape de mise sous pression b) porte le mélange hydrolysé M1h à une pression allant de 150 à 220 bars, ledit procédé comprenant en outre une mise sous pression du premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d), mise en œuvre en amont du chauffage de l’étape e).According to one embodiment of the process of the invention, the pressurization step b) brings the hydrolyzed mixture M1h to a pressure ranging from 150 to 220 bars, said process further comprising pressurizing the first flow depleted in inorganic material M4 from step d), implemented upstream of the heating of step e).
De préférence, le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d) est porté à une pression supérieure ou égale à 225 bars afin d’obtenir un flux M4’ et l’étape de chauffage e) permet de chauffer le flux M4’ à une température allant de 400°C à moins de 600°C.Preferably, the first flow depleted in inorganic material M4 from step d) is brought to a pressure greater than or equal to 225 bars in order to obtain a flow M4' and the heating step e) makes it possible to heat the flow M4' at a temperature ranging from 400°C to less than 600°C.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, l’étape de gazéification comprend une étape de séparation permettant d’obtenir un flux M7 enrichi en matière inorganique et le flux M8.According to one embodiment of the process of the invention, the gasification step comprises a separation step making it possible to obtain a stream M7 enriched with inorganic material and the stream M8.
Selon un mode de réalisation, le procédé de l’invention comprend en outre au moins une étape de récupération d’au moins d’une fraction de la matière inorganique sous forme de sels, ladite étape de récupération étant mise en œuvre sur au moins une fraction d’un flux choisi parmi :According to one embodiment, the method of the invention further comprises at least one step of recovering at least a fraction of the inorganic material in the form of salts, said recovery step being implemented on at least one fraction of a flow chosen from:
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3 etthe first flow enriched in inorganic matter M3 and
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5the second flow enriched in inorganic matter M5
- le flux M7 enrichi en matière inorganique.the M7 flow enriched in inorganic matter.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, le mélange M1 comprend de 5 à 50% en poids de matières solides, de préférence de 15 à 25% en poids de matière solides, par rapport au poids total du mélange M1.According to one embodiment of the process of the invention, the mixture M1 comprises from 5 to 50% by weight of solid materials, preferably from 15 to 25% by weight of solid materials, relative to the total weight of the mixture M1.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, le premier flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d) comprend de la silice, de préférence en une proportion allant de 10 à 30% en poids, par rapport au poids total sec du premier flux enrichi en matière inorganique M3.According to one embodiment of the process of the invention, the first flow enriched in inorganic material M3 from step d) comprises silica, preferably in a proportion ranging from 10 to 30% by weight, relative to the weight dry total of the first flow enriched in inorganic matter M3.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f) comprend du phosphore, de préférence en une proportion allant de 1 à 20% en poids, par rapport au poids total sec du flux enrichi en matière inorganique M5.According to one embodiment of the process of the invention, the second stream enriched with inorganic material M5 from step f) comprises phosphorus, preferably in a proportion ranging from 1 to 20% by weight, relative to the total weight. dry flow enriched with inorganic material M5.
Selon un mode de réalisation du procédé de l’invention, au moins un additif est ajouté, ledit additif étant de préférence ajouté à au moins une fraction d’un flux choisi parmi :According to one embodiment of the process of the invention, at least one additive is added, said additive preferably being added to at least a fraction of a flow chosen from:
- Le flux de mélange M1 en amont de l’étape a),- The mixing flow M1 upstream of step a),
- Le flux de mélange M1h en amont de l’étape c),- The mixing flow M1h upstream of step c),
- le flux de mélange M2 issu de l’étape c),- the mixture flow M2 resulting from step c),
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3,- the first flow enriched in inorganic matter M3,
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5,- the second flow enriched with inorganic material M5,
- le flux M7 enrichi en matière inorganique.- the M7 flow enriched in inorganic matter.
De préférence, au moins un premier additif est ajouté dans le premier flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d) et au moins un deuxième additif est ajouté dans le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f), le premier additif étant de préférence différent du deuxième additif.Preferably, at least one first additive is added to the first stream enriched with inorganic material M3 from step d) and at least one second additive is added to the second stream enriched with inorganic material M5 from step f) , the first additive preferably being different from the second additive.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre une étape de récupération de chaleur présente dans le flux M8 issu de la gazéification hydrothermale, ladite chaleur récupérée est de préférence utilisée pour chauffer au moins partiellement le mélange M1h lors de l’étape de chauffage c).According to one embodiment of the invention, the method further comprises a step of recovering heat present in the flow M8 resulting from the hydrothermal gasification, said recovered heat is preferably used to at least partially heat the mixture M1h during the heating step c).
Selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé comprend en outre au moins une étape de digestion mise en œuvre sur au moins une fraction d’un effluent liquide M10 obtenu par refroidissement puis détente d’au moins une fraction du flux M8 issu de l’étape g).According to one embodiment of the invention, the method further comprises at least one digestion step implemented on at least a fraction of a liquid effluent M10 obtained by cooling then expansion of at least a fraction of the flow M8 resulting from of step g).
L’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre du procédé de traitement selon l’invention, ladite installation comprenant :The invention also relates to an installation for implementing the treatment method according to the invention, said installation comprising:
- un ou plusieurs réacteur(s) d’hydrolyse 1 comportant éventuellement un dispositif d’agitation, alimenté en entrée par une ligne d’amené du mélange M1 à traiter et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé,one or more hydrolysis reactor(s) 1 possibly comprising a stirring device, supplied at the inlet by a line supplying the mixture M1 to be treated and comprising an outlet line for the hydrolyzed mixture,
- éventuellement un dispositif de broyage mécanique alimenté par la ligne de sortie du mélange hydrolysé et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé et broyé,optionally a mechanical grinding device supplied by the outlet line of the hydrolyzed mixture and comprising an outlet line of the hydrolyzed and ground mixture,
- une pompe de mise sous pression 3 alimenté en entrée par le mélange hydrolysé éventuellement broyé,a pressurization pump 3 supplied at the inlet with the possibly crushed hydrolyzed mixture,
- un dispositif de chauffage 4 comportant une entrée permettant d’introduire au moins une fraction du mélange sous pression en aval de la pompe 3,a heating device 4 comprising an inlet making it possible to introduce at least a fraction of the mixture under pressure downstream of the pump 3,
- un premier dispositif de séparation 51 alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage 4 et comportant une sortie pour un flux M3 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M4 appauvri en matière inorganique,a first separation device 51 supplied with at least a fraction of the heated mixture coming from the heating device 4 and comprising an outlet for a flow M3 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M4 depleted in inorganic material,
- éventuellement une pompe de mise sous pression 61 alimentée par au moins une fraction du flux M4 appauvri en matière inorganique, permettant d’obtenir un flux M4’,possibly a pressurization pump 61 supplied by at least a fraction of the flow M4 depleted of inorganic material, making it possible to obtain a flow M4',
- un dispositif de chauffage 6 alimenté par le flux M4 appauvri en matière inorganique issu du dispositif de séparation 51 ou par le flux M4’ appauvri en matière inorganique issu de la pompe de mise sous pression 61 lorsqu’elle est présente,a heating device 6 supplied by the flow M4 depleted in inorganic material coming from the separation device 51 or by the flow M4' depleted in inorganic material coming from the pressurization pump 61 when it is present,
- un deuxième dispositif de séparation 71 alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage 6 et comportant une sortie pour un flux M5 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M6 appauvri en matière inorganique,a second separation device 71 supplied with at least a fraction of the heated mixture from the heating device 6 and comprising an outlet for a flow M5 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M6 depleted in inorganic material,
- un réacteur de gazéification hydrothermale 8 alimenté par au moins une fraction du flux M6 appauvri en matière inorganique.a hydrothermal gasification reactor 8 supplied by at least a fraction of the flow M6 depleted of inorganic material.
L’invention permet d’améliorer le traitement d’une matière organique dans une matrice humide complexe telle que la biomasse humide et les biodéchets en particulier industriels, alimentaires ou agroalimentaires, et les boues et les boues issues des stations d'épuration.The invention makes it possible to improve the treatment of organic material in a complex wet matrix such as wet biomass and biowaste, in particular industrial, food or agri-food waste, and sludge and sludge from wastewater treatment plants.
L’amélioration du traitement permet une meilleure valorisation d’une part de matières inorganiques, tels que les sels, les métaux et d’autres part d’une matière organique.Improved processing allows better valorization of inorganic materials, such as salts, metals, and organic matter.
L’invention concerne un procédé de traitement d’un mélange M1 comprenant au moins de la matière organique, ledit procédé comprenant :The invention relates to a process for treating a mixture M1 comprising at least organic matter, said process comprising:
- une étape d’hydrolyse du mélange M1 à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h,a step of hydrolysis of the mixture M1 at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h,
- une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h, de préférence sur la totalité du mélange hydrolysé M1h,pressurizing at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h, preferably over the entire hydrolyzed mixture M1h,
- une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) afin d’obtenir un mélange M2,a step of heating the mixture M1h resulting from step b) in order to obtain a mixture M2,
- une première étape de séparation d’au moins une fraction du mélange M2 – de préférence de la totalité du mélange M2 - issu de l’étape c) afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4,a first step of separating at least a fraction of the mixture M2 - preferably the entire mixture M2 - from step c) in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in material inorganic M4,
- une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4, de préférence sur la totalité du premier flux appauvri en matière inorganique M4,a heating step implemented on at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4, preferably on the entire first flow depleted in inorganic material M4,
- une deuxième étape de séparation d’au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4 – de préférence de la totalité du premier flux M4 - issu de l’étape e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6,a second step of separating at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4 - preferably from the entire first flow M4 - from step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted of inorganic material M6,
- une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, de préférence sur la totalité du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, afin d’obtenir un gaz et un effluent liquide.a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6, preferably on the entire second flow depleted in inorganic material M6, in order to obtain a gas and a liquid effluent.
Au sens de la présente invention, l’expression « au moins une fraction d’un mélange ou flux » a le même sens que l’expression « tout ou partie dudit mélange ou flux ». Lorsqu’il s’agit d’une partie dudit mélange ou dudit flux, cette expression se réfère à une certaine proportion dudit mélange ou dudit flux. Par exemple, au sens de cette expression « chaque fraction du mélange » ou « chaque fraction du flux » aura la même composition.For the purposes of the present invention, the expression “at least a fraction of a mixture or flow” has the same meaning as the expression “all or part of said mixture or flow”. When it concerns a part of said mixture or said flow, this expression refers to a certain proportion of said mixture or said flow. For example, in the sense of this expression “each fraction of the mixture” or “each fraction of the flow” will have the same composition.
Ainsi, au sens de la présente invention, l’expression « étape X mise en œuvre sur la totalité du flux M issu de l’étape Y » signifie que les étapes X et Y sont successives et qu’il n’y a pas d’étape intermédiaire de séparation entre les étapes X et Y, étant entendu qu’il pourrait y avoir un refroidissement/chauffage du flux M entre les étapes X et Y, notamment par échange de chaleur pouvant éventuellement impliquer un échange de flux.Thus, for the purposes of the present invention, the expression "step intermediate stage of separation between stages X and Y, it being understood that there could be cooling/heating of the flow M between stages X and Y, in particular by heat exchange which could possibly involve an exchange of flows.
Mélange M1 comprenant au moins de la matière organiqueMixture M1 comprising at least organic matter
Le mélange M1 comprend au moins de la matière organique. Typiquement, le mélange M1 comprend en outre de la matière inorganique. Parmi la matière inorganique, on peut citer les sels comprenant les anions tels que les phosphates, sulfates, chlorures, carbonates et hydrocarbonates avec comme contre ions par exemple le sodium, le magnésium, le calcium l’ammonium et les métaux.The mixture M1 comprises at least organic matter. Typically, the mixture M1 also comprises inorganic material. Among the inorganic matter, we can cite salts comprising anions such as phosphates, sulfates, chlorides, carbonates and hydrocarbonates with as counter ions for example sodium, magnesium, calcium, ammonium and metals.
Le mélange M1 peut par exemple être choisi parmi les boues primaires, mixtes ou biologiques des stations d'épuration municipales et industrielles.The mixture M1 can for example be chosen from primary, mixed or biological sludge from municipal and industrial wastewater treatment plants.
Selon un mode de réalisation, le mélange M1 comprend de 5 à 50% en poids de matières solides, de préférence de 15 à 25% en poids de matière solides, par rapport au poids total du mélange M1.According to one embodiment, the mixture M1 comprises from 5 to 50% by weight of solid materials, preferably from 15 to 25% by weight of solid materials, relative to the total weight of the mixture M1.
Le procédé selon l’invention comprend une étape d’hydrolyse du mélange M1.The process according to the invention comprises a step of hydrolysis of the mixture M1.
L’étape d’hydrolyse est mise en œuvre à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars. Ces conditions permettent d’éviter la vaporisation du milieu.The hydrolysis step is carried out at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars. These conditions make it possible to avoid vaporization of the medium.
Selon un mode de réalisation, la température lors de l’étape d’hydrolyse a) va de 100 à 165°C, voire de 140 à 165°C.According to one embodiment, the temperature during hydrolysis step a) ranges from 100 to 165°C, or even from 140 to 165°C.
L’étape d’hydrolyse permet de diminuer la viscosité du mélange. Ainsi, l’étape a) permet d’obtenir un mélange M1h aussi appelé hydrolysat.The hydrolysis step makes it possible to reduce the viscosity of the mixture. Thus, step a) makes it possible to obtain a mixture M1h also called hydrolyzate.
L’étape d’hydrolyse permet de dégrader la matière organique, en particulier elle permet de casser les liaisons chimiques et de dépolymériser la matière organique par effet de l’eau.The hydrolysis step makes it possible to degrade the organic matter, in particular it makes it possible to break the chemical bonds and depolymerize the organic matter by the effect of water.
Le mélange M1h aura typiquement une viscosité au moins 2 fois plus faible, de préférence au moins 4 fois plus faible, de préférence encore au moins 10 fois plus faible que la viscosité du mélange M1.The mixture M1h will typically have a viscosity at least 2 times lower, preferably at least 4 times lower, more preferably at least 10 times lower than the viscosity of the mixture M1.
Ainsi, le ratio entre la viscosité du mélange M1 et la viscosité du mélange M1h est d’au moins 2, de préférence d’au moins 4, de préférence encore d’au moins 10.Thus, the ratio between the viscosity of the mixture M1 and the viscosity of the mixture M1h is at least 2, preferably at least 4, more preferably at least 10.
La viscosité définie dans le cadre de la présente invention est une viscosité cinématique pouvant être mesurée à la même température (20°C par exemple) en utilisant les rhéomètres adaptés à la viscosité à mesurer (cylindre – cylindre, plan-plan) et en mesurant au même cisaillement (en s-1) les deux viscosités en veillant typiquement à supprimer les problématiques de turbulence et au respect des règles rhéologiques (par exemple écartement entre cylindre en fonction de la granulométrie).The viscosity defined in the context of the present invention is a kinematic viscosity which can be measured at the same temperature (20°C for example) using rheometers adapted to the viscosity to be measured (cylinder – cylinder, plane-plane) and by measuring at the same shear (in s -1 ) the two viscosities, typically taking care to eliminate the problems of turbulence and to respect the rheological rules (for example spacing between cylinders depending on the particle size).
L’étape d’hydrolyse mise en œuvre sur le mélange M1 peut être mise en œuvre dans un ou plusieurs réacteurs d’hydrolyse en parallèle ou en série.The hydrolysis step implemented on the mixture M1 can be implemented in one or more hydrolysis reactors in parallel or in series.
Ladite étape d’hydrolyse permet d’hydrolyser le mélange M1 grâce notamment au maintien d’un temps de séjour hydraulique moyen aux températures et aux pressions souhaitées (dans le procédé de l’invention, à des températures allant de 70 à 165°C et pressions allant de 2 à 8 bars), étant entendu que si l’étape d’hydrolyse est mise en œuvre dans plusieurs réacteurs d’hydrolyse, la température peut être identique ou différente dans les différents réacteurs, de même, la pression peut être identique ou différente dans les différents réacteurs.Said hydrolysis step makes it possible to hydrolyze the mixture M1 thanks in particular to maintaining an average hydraulic residence time at the desired temperatures and pressures (in the process of the invention, at temperatures ranging from 70 to 165°C and pressures ranging from 2 to 8 bars), it being understood that if the hydrolysis step is carried out in several hydrolysis reactors, the temperature may be identical or different in the different reactors, likewise, the pressure may be identical or different in the different reactors.
Avantageusement, l’étape d’hydrolyse mettra en œuvre une étape de récupération d’énergie interne, permettant ainsi de minimiser la consommation thermique de l’hydrolyse. Par exemple, il pourrait y avoir une boucle de recirculation d’énergie de l’hydrolysat chaud vers le produit à hydrolyser froid via par exemple par production de vapeur de détente de l’hydrolysat chaud et injection dans le produit à hydrolyser froid ou échange thermique.Advantageously, the hydrolysis step will implement an internal energy recovery step, thus making it possible to minimize the thermal consumption of the hydrolysis. For example, there could be an energy recirculation loop from the hot hydrolyzate to the cold product to be hydrolyzed via, for example, production of expansion steam from the hot hydrolyzate and injection into the cold product to be hydrolyzed or heat exchange. .
A la sortie de l’étape d’hydrolyse, un hydrolysat M1h est obtenu, ledit hydrolysat M1h n’est pas nécessairement aux températures et pressions souhaitées pour l’hydrolyse. En effet, avant la sortie de l’étape d’hydrolyse, l’hydrolysat pourrait éventuellement subir une étape de refroidissement et/ou de détente.At the exit of the hydrolysis step, a hydrolyzate M1h is obtained, said hydrolyzate M1h is not necessarily at the desired temperatures and pressures for hydrolysis. Indeed, before leaving the hydrolysis stage, the hydrolyzate could possibly undergo a cooling and/or relaxation stage.
En particulier, par exemple si l’hydrolyse est mise en œuvre à une température élevée, par exemple allant de 100 à 165°C, alors il pourrait être souhaitable de refroidir l’hydrolysat par exemple jusqu’à une température inférieure à 90°C, de sorte à ce que le flux M1h ait une température plus faible pour la mise sous pression dans l’étape b) du procédé de l’inventionIn particular, for example if the hydrolysis is carried out at a high temperature, for example ranging from 100 to 165°C, then it could be desirable to cool the hydrolyzate for example to a temperature below 90°C. , so that the flow M1h has a lower temperature for pressurization in step b) of the process of the invention
L’extraction de l’hydrolysat M1h peut être contrôlée par une mesure de la viscosité.The extraction of the M1h hydrolyzate can be controlled by measuring the viscosity.
Selon un mode de réalisation, au moins un additif est ajouté :According to one embodiment, at least one additive is added:
- dans le mélange M1 à traiter avant l’entrée dans le dispositif d’hydrolyse et/ouin the M1 mixture to be treated before entering the hydrolysis device and/or
- dans le mélange pendant l’hydrolyse et/ouin the mixture during hydrolysis and/or
- dans le mélange M1h en aval de l’hydrolyse.in the M1h mixture downstream of the hydrolysis.
Selon un mode de réalisation, le ou les additifs sont choisis parmi des réactifs alcalins tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO.According to one embodiment, the additive(s) are chosen from alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO.
Selon un mode de réalisation, une quantité contrôlée de vapeur peut être injectée dans le(s) réacteur(s) d’hydrolyse et diffusée à travers le mélange M1. Ce contrôle peut être effectué par une mesure de la température dans le réacteur d’hydrolyse. Ainsi, lorsque la température de consigne est atteinte, l’injection de vapeur peut être stoppée.According to one embodiment, a controlled quantity of steam can be injected into the hydrolysis reactor(s) and diffused through the mixture M1. This control can be carried out by measuring the temperature in the hydrolysis reactor. Thus, when the set temperature is reached, the steam injection can be stopped.
La vapeur peut être injectée :Steam can be injected:
- en amont de l’hydrolyse dans l’entrée avec un mélangeur type mélangeur dynamique, et/ouupstream of hydrolysis in the inlet with a dynamic mixer type mixer, and/or
- directement dans le réacteur d’hydrolyse, préférentiellement en partie basse de manière tangentielle pour éviter les bouchages de boues, et/oudirectly in the hydrolysis reactor, preferably in the lower part in a tangential manner to avoid sludge blockages, and/or
- dans une boucle de recirculation de la boue hydrolysée.in a hydrolyzed sludge recirculation loop.
Selon un mode de réalisation, lors de l’hydrolyse, le mélange M1 est mélangé, par exemple il est agité.According to one embodiment, during hydrolysis, the mixture M1 is mixed, for example it is stirred.
Le réacteur d’hydrolyse peut être un réacteur batch éventuellement agité.The hydrolysis reactor can be a batch reactor, optionally stirred.
Avant la mise sous pression b), le procédé de traitement peut éventuellement comprendre une étape de broyage, de préférence un broyage mécanique.Before pressurization b), the treatment process may optionally include a grinding step, preferably mechanical grinding.
Lorsqu’elle est présente, l’étape de broyage du mélange M1 peut être mis en œuvre avant, pendant ou après l’hydrolyse. Dans ce dernier cas, le broyage est alors mis en œuvre sur le mélange M1h.When present, the step of grinding the mixture M1 can be carried out before, during or after hydrolysis. In the latter case, grinding is then carried out on the M1h mixture.
Lorsque le procédé de l’invention met en œuvre une étape d’hydrolyse combinée à une étape de broyage, alors le procédé de l’invention pourra éventuellement comprendre une étape de recirculation d’au moins une fraction de l’hydrolysat broyé à l’entrée de l’étape d’hydrolyse.When the process of the invention implements a hydrolysis step combined with a grinding step, then the process of the invention may possibly comprise a step of recirculating at least a fraction of the hydrolyzate ground with the entry to the hydrolysis stage.
Selon un mode de réalisation, le(s) réacteur(s) d’hydrolyse comprennent une boucle de recirculation munie d’un dispositif de broyage, permettant d’introduire au moins une fraction de l’hydrolysat dans ledit dispositif de broyage et de retourner au moins une fraction, de préférence la totalité, de l’hydrolysat ainsi broyé, à l’entrée de l’étape d’hydrolyse.According to one embodiment, the hydrolysis reactor(s) comprise a recirculation loop provided with a grinding device, making it possible to introduce at least a fraction of the hydrolyzate into said grinding device and to return at least a fraction, preferably all, of the hydrolyzate thus crushed, at the entrance to the hydrolysis step.
Cette étape de broyage a pour objectif de diminuer la granulométrie du mélange M1, typiquement pour que la granulométrie de la fraction solide soit inférieure à 1000 µm de préférence inférieure à 500 µm, de préférence inférieure à 100µm.The objective of this grinding step is to reduce the particle size of the mixture M1, typically so that the particle size of the solid fraction is less than 1000 µm, preferably less than 500 µm, preferably less than 100 µm.
On entend une granulométrie “inférieure à X µm” le fait que 95% des particules solides soient retenues au tamis de maille carrée de X µm et que les 5% restantes n’aient pas une taille supérieure à 3 fois X µm.A particle size “less than
Outre la réduction de granulométrie qui permet de minimiser les bouchages aval, l'étape de broyage permet une homogénéisation du mélange M1 et une réduction de la viscosité qui permettront une bien meilleure maitrise des paramètres process du fonctionnement de la gazéification hydrothermale.In addition to the reduction in particle size which makes it possible to minimize downstream blockages, the grinding step allows homogenization of the M1 mixture and a reduction in viscosity which will allow much better control of the process parameters of the operation of hydrothermal gasification.
Au même titre que l’étape d’hydrolyse, le broyage et la diminution de la taille des particules contribue elle aussi à l’homogénéisation de la biomasse.In the same way as the hydrolysis stage, grinding and the reduction in particle size also contribute to the homogenization of the biomass.
Dans les réacteurs mettant en œuvre de fortes pressions, il est difficile d’avoir une agitation mécanique, la baisse de la viscosité mise en œuvre grâce à l’étape d’hydrolyse et/ou l’étape de broyage permet en outre d’améliorer la turbulence interne et donc d’améliorer l’homogénéisation dans les réacteurs sous pression.In reactors using high pressures, it is difficult to have mechanical agitation; the reduction in viscosity implemented thanks to the hydrolysis step and/or the grinding step also makes it possible to improve internal turbulence and therefore improve homogenization in pressure reactors.
Le procédé selon l’invention comprend une étape de mise sous pression du mélange M1h à une pression allant de 150 à 300 bars, de préférence de 170 à 250 bars.The process according to the invention comprises a step of pressurizing the mixture M1h to a pressure ranging from 150 to 300 bars, preferably from 170 to 250 bars.
Pour l’étape de mise sous pression, une pompe peut être prévue sur la ligne en sortie du réacteur d’hydrolyse.For the pressurization stage, a pump can be provided on the line leaving the hydrolysis reactor.
Dans un autre mode de réalisation une pompe prévue à cet effet gave la pompe de mise en pression.In another embodiment, a pump provided for this purpose feeds the pressurization pump.
Le procédé selon l’invention comprend une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) à une température allant de 200 à 400°C, de préférence allant de 240 à 350°C.The process according to the invention comprises a step of heating the mixture M1h resulting from step b) to a temperature ranging from 200 to 400°C, preferably ranging from 240 to 350°C.
L’étape de chauffage peut être mise en œuvre dans un échangeur de chaleur, par exemple par échange de chaleur en utilisant comme fluide chauffant le flux issu de l’étape g) du procédé. Le flux issu de l’étape g) du procédé comprend typiquement de l’eau et du gaz.The heating step can be implemented in a heat exchanger, for example by heat exchange using the flow from step g) of the process as heating fluid. The flow resulting from step g) of the process typically comprises water and gas.
Ainsi, un échangeur de chaleur peut être présent en aval de la pompe de mise sous pression, ledit échangeur de chaleur étant configuré pour récupérer la chaleur issue du flux issu de l’étape g) et pour chauffer le mélange M1h avant l’étape d) de séparation.Thus, a heat exchanger can be present downstream of the pressurization pump, said heat exchanger being configured to recover the heat from the flow from step g) and to heat the mixture M1h before step d ) of seperation.
Le mélange chauffé à l’issue de l’étape c) est dénommé mélange M2.The mixture heated at the end of step c) is called mixture M2.
Selon un mode de réalisation, au moins un additif est ajouté dans le flux de mélange M2, de préférence après le dispositif de chauffage de l’étape c) et avant le premier dispositif de séparation de l’étape d).According to one embodiment, at least one additive is added to the mixture flow M2, preferably after the heating device of step c) and before the first separation device of step d).
Selon ce mode de réalisation, le ou les additifs sont choisis parmi des réactifs oxydants ou des réactifs alcalins. Parmi les réactifs oxydants, on peut citer par exemple l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air ou les sels de permanganates tels que le permanganate de potassium. Parmi les réactifs alcalins on peut citer par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO.According to this embodiment, the additive(s) are chosen from oxidizing reagents or alkaline reagents. Among the oxidizing reagents, we can cite for example liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air or permanganate salts such as potassium permanganate. Among the alkaline reagents we can cite for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO.
Le procédé selon l’invention comprend une première étape de séparation du mélange M2 issu de l’étape c), afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4.The method according to the invention comprises a first step of separating the mixture M2 resulting from step c), in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4.
Au sens de la présente invention, on entend par « flux enrichi en matière inorganique », un flux comprenant une proportion massique de matière inorganique supérieure à la proportion massique de matière inorganique dans le mélange M2.For the purposes of the present invention, the term "flow enriched in inorganic material" means a flow comprising a mass proportion of inorganic material greater than the mass proportion of inorganic material in the mixture M2.
Au sens de la présente invention, on entend par « flux appauvri en matière inorganique », un flux comprenant une proportion massique de matière inorganique inférieure à la proportion massique de matière inorganique dans le mélange M2.For the purposes of the present invention, the term "flow depleted in inorganic material" means a flow comprising a mass proportion of inorganic material less than the mass proportion of inorganic material in the mixture M2.
Selon un mode de réalisation, le ratio entre la concentration en matières inorganiques dans le flux enrichi M3 et la concentration en matière inorganique dans le mélange M2 est d’au moins 2, de préférence d’au moins 5.According to one embodiment, the ratio between the concentration of inorganic materials in the enriched stream M3 and the concentration of inorganic material in the mixture M2 is at least 2, preferably at least 5.
La première étape de séparation est typiquement mise en œuvre dans un dispositif de séparation comportant une ligne d’amenée du mélange M2 issu de l’étape c) et deux lignes de sortie : (i) une ligne d’extraction du premier flux enrichi en matière inorganique M3 et (ii) une ligne d’extraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4.The first separation step is typically implemented in a separation device comprising a supply line for the mixture M2 from step c) and two output lines: (i) a line for extracting the first flow enriched in inorganic material M3 and (ii) an extraction line for the first flow depleted of inorganic material M4.
Le premier dispositif de séparation peut être un dispositif de séparation par gravitation ou par effet hydraulique type cyclone typiquement muni en partie basse d’un système de vidange fonctionnant en continu ou par intermittence.The first separation device can be a separation device by gravity or by hydraulic effect of the cyclone type, typically provided in the lower part with a draining system operating continuously or intermittently.
Selon un mode de réalisation, au moins un additif est ajouté dans le flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d). Selon un mode de réalisation, ledit additif est ajouté au flux M3 dans un réacteur de récupération situé en aval du premier dispositif de séparation.According to one embodiment, at least one additive is added to the flow enriched with inorganic material M3 resulting from step d). According to one embodiment, said additive is added to the flow M3 in a recovery reactor located downstream of the first separation device.
De préférence, ledit additif est choisi parmi des réactifs oxydants tels que de l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air, les sels de permanganates tels que par exemple le permanganate de potassium, ou parmi des sels de magnésium tels que par exemple l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO) ou le chlorure de magnésium (MgCl2) ou parmi des réactifs alcalins tels que tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, ou parmi des solutions ammoniacales telles que l’hydroxyde d’ammonium ou le chlorure d’ammonium ou parmi un mélange de ces réactifs.Preferably, said additive is chosen from oxidizing reagents such as liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air, permanganate salts such as for example potassium permanganate, or from magnesium salts such as example magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgCl2) or among alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO , Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, or among ammoniacal solutions such as ammonium hydroxide or ammonium chloride or among a mixture of these reagents.
Selon un mode de réalisation, l’additif est une solution ammoniacale provenant de l’effluent liquide M10 obtenu après refroidissement et détente du flux M8 issu de la gazéification hydrothermale (étape g) du procédé de l’invention).According to one embodiment, the additive is an ammonia solution coming from the liquid effluent M10 obtained after cooling and expansion of the flow M8 resulting from hydrothermal gasification (step g) of the process of the invention).
Lorsqu’on souhaite former de la struvite, l’additif ajouté dans le flux M3 sera de préférence un sel de magnésium, éventuellement en mélange avec une solution ammoniacale.When it is desired to form struvite, the additive added to the M3 flow will preferably be a magnesium salt, possibly mixed with an ammonia solution.
Selon un mode de réalisation, si le flux M3 comprend au moins 50% en poids sec de silice par rapport au poids total sec du premier flux M3, alors de préférence, le procédé comprendra une étape d’ajout d’un additif choisi parmi les réactifs oxydants.According to one embodiment, if the flow M3 comprises at least 50% by dry weight of silica relative to the total dry weight of the first flow M3, then preferably, the method will include a step of adding an additive chosen from among the oxidizing reagents.
Lorsqu’un dispositif de récupération est mis en œuvre, alors il est possible de prévoir un temps de séjour permettant alors de précipiter les sels visés par l’ajout dudit additif.When a recovery device is implemented, then it is possible to provide a residence time allowing the salts targeted by the addition of said additive to be precipitated.
Selon un mode de réalisation, le mélange M1 comprend de la silice. Selon ce mode de réalisation, le premier flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d) comprend de la silice, de préférence en une proportion allant de 10 à 70% en poids sec, par rapport au poids total sec du premier flux enrichi en matière inorganique M3.According to one embodiment, the mixture M1 comprises silica. According to this embodiment, the first stream enriched with inorganic material M3 from step d) comprises silica, preferably in a proportion ranging from 10 to 70% by dry weight, relative to the total dry weight of the first stream enriched with inorganic matter M3.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend une deuxième étape de mise sous pression mise en œuvre sur le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d), en amont de l’étape e). Le flux issu de cette éventuelle étape de mise sous pression est appelé flux M4’.According to one embodiment, the treatment method according to the invention comprises a second pressurization step implemented on the first flow depleted of inorganic material M4 from step d), upstream of step e) . The flow resulting from this possible pressurization step is called flow M4’.
Selon ce mode de réalisation, de préférence, la première étape de mise sous pression permet de porter le mélange hydrolysé M1h à une pression allant de 150 à 220 bars et la deuxième étape de mise sous pression permet de porter le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d) à une pression supérieure ou égale à 225 bars.According to this embodiment, preferably, the first pressurization step makes it possible to bring the hydrolyzed mixture M1h to a pressure ranging from 150 to 220 bars and the second pressurization step makes it possible to bring the first flow depleted in inorganic material M4 from step d) at a pressure greater than or equal to 225 bars.
Les procédés de gazéification hydrothermale de l’état de la technique fonctionnent avec une seule pression de fonctionnement. Selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, le procédé de l’invention met en œuvre deux pressions de fonctionnement. Ce fonctionnement à deux pressions permet d’avoir de multiples avantages.State-of-the-art hydrothermal gasification processes operate with a single operating pressure. According to an advantageous embodiment of the invention, the method of the invention uses two operating pressures. This two-pressure operation provides multiple advantages.
D’une part, seule une fraction de l’installation est mise à très forte pression (seule la « deuxième partie », après la deuxième mise sous pression) donc les coûts de construction sont réduits ainsi que les contraintes d’installation.On the one hand, only a fraction of the installation is put at very high pressure (only the “second part”, after the second pressurization) so construction costs are reduced as well as installation constraints.
D’autre part, au moment de l’échange thermique, la température à laquelle il existe une modification substantielle d’énergie avec un faible delta de température (delta T) n’est pas effectué au même moment. Cela permet d’avoir un delta T qui est la force de l’échange thermique plus importante dans l’échangeur et donc un échangeur plus petit.On the other hand, at the time of heat exchange, the temperature at which there is a substantial change in energy with a low temperature delta (delta T) is not carried out at the same time. This makes it possible to have a delta T which is the greater force of heat exchange in the exchanger and therefore a smaller exchanger.
La deuxième mise sous pression permet de réaliser l’étape de chauffage e) avec une moindre consommation d’énergie.The second pressurization makes it possible to carry out heating step e) with lower energy consumption.
Le procédé selon l’invention comprend une étape de chauffage mise en œuvre sur le premier flux appauvri en matière inorganique M4, de préférence à une température supérieure ou égale à 300°C et inférieure à 600°C.The method according to the invention comprises a heating step implemented on the first flow depleted of inorganic material M4, preferably at a temperature greater than or equal to 300°C and less than 600°C.
Lorsqu’une deuxième étape de mise sous pression est mise en œuvre, alors ladite étape de chauffage e) est mise en œuvre sur le flux M4’ appauvri en matière inorganique issu de la deuxième étape de mise sous pression.When a second pressurization step is implemented, then said heating step e) is implemented on the flow M4' depleted of inorganic material resulting from the second pressurization step.
Lorsque le procédé comprend la deuxième étape de mise sous pression, alors de préférence, l’étape de chauffage e) permet de chauffer le premier flux appauvri en matière inorganique M4’ à une température supérieure ou égale à 400°C et inférieure à 600°C.When the process comprises the second pressurizing step, then preferably, the heating step e) makes it possible to heat the first flow depleted of inorganic material M4' to a temperature greater than or equal to 400°C and less than 600° vs.
L’étape de chauffage e) peut être mise en œuvre dans un dispositif de chauffage choisi parmi chauffage électrique ou chauffage indirect par des gaz chaud issus d’une combustion.Heating step e) can be implemented in a heating device chosen from electric heating or indirect heating by hot gases resulting from combustion.
Le procédé selon l’invention comprend une deuxième étape de séparation mise en œuvre sur le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape de chauffage e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6.The method according to the invention comprises a second separation step implemented on the first flow depleted in inorganic material M4 resulting from the heating step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second depleted flow in inorganic material M6.
Lorsqu’une deuxième étape de mise sous pression est mise en œuvre, alors la deuxième étape de séparation f) est mise en œuvre sur le premier flux M4’ appauvri en matière inorganique issu de l’étape de chauffage e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6.When a second pressurization step is implemented, then the second separation step f) is implemented on the first flow M4' depleted in inorganic material resulting from the heating step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6.
Selon un mode de réalisation, le ratio entre la concentration en matières inorganiques dans le flux enrichi M5 et la concentration en matière inorganique dans le flux M4 est d’au moins 2, de préférence d’au moins 5.According to one embodiment, the ratio between the concentration of inorganic materials in the enriched flow M5 and the concentration of inorganic material in the flow M4 is at least 2, preferably at least 5.
La deuxième étape de séparation est typiquement mise en œuvre dans un dispositif de séparation comportant une ligne d’amenée du mélange M4 (ou M4’ si une deuxième mise sous pression est présente) issu de l’étape e) et deux lignes de sortie : (i) une ligne d’extraction du deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et (ii) une ligne d’extraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6.The second separation step is typically implemented in a separation device comprising a mixture supply line M4 (or M4' if a second pressurization is present) from step e) and two outlet lines: (i) a line for extracting the second stream enriched in inorganic material M5 and (ii) a line for extracting the second stream depleted in inorganic material M6.
Le deuxième dispositif de séparation peut être un dispositif de séparation par gravitation ou par effet hydraulique type cyclone typiquement muni en partie basse d’un système de vidange fonctionnant en continu ou par intermittence.The second separation device can be a separation device by gravity or by hydraulic effect of the cyclone type, typically provided in the lower part with a draining system operating continuously or intermittently.
Selon un mode de réalisation, au moins un additif est ajouté dans le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f). Selon un mode de réalisation, ledit additif est ajouté au flux M5 dans un réacteur de récupération situé en aval du deuxième dispositif de séparation.According to one embodiment, at least one additive is added to the second flow enriched with inorganic material M5 resulting from step f). According to one embodiment, said additive is added to the M5 flow in a recovery reactor located downstream of the second separation device.
De préférence, ledit additif est choisi parmi des réactifs oxydants tels que de l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air, les sels de permanganates tels que par exemple le permanganate de potassium, ou parmi des sels de magnésium tels que par exemple l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO) ou le chlorure de magnésium (MgCl2) ou parmi des réactifs alcalins tels que tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, ou parmi des solutions ammoniacales telles que l’hydroxyde d’ammonium ou le chlorure d’ammonium ou parmi un mélange de ces réactifs.Preferably, said additive is chosen from oxidizing reagents such as liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air, permanganate salts such as for example potassium permanganate, or from magnesium salts such as example magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgCl2) or among alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO , Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, or among ammoniacal solutions such as ammonium hydroxide or ammonium chloride or among a mixture of these reagents.
Lorsqu’un premier additif est ajouté dans le flux M3 et lorsqu’un deuxième additif est ajouté au flux M5, alors de préférence le premier additif est différent du deuxième additif.When a first additive is added to the flow M3 and when a second additive is added to the flow M5, then preferably the first additive is different from the second additive.
Selon un mode de réalisation, l’additif est une solution ammoniacale provenant de l’effluent liquide M10 obtenu après refroidissement et détente du flux M8 issu de la gazéification hydrothermale (étape g) du procédé de l’invention).According to one embodiment, the additive is an ammonia solution coming from the liquid effluent M10 obtained after cooling and expansion of the flow M8 resulting from hydrothermal gasification (step g) of the process of the invention).
Lorsqu’on souhaite former de la struvite, l’additif ajouté dans le flux M5 sera de préférence un sel de magnésium, éventuellement en mélange avec une solution ammoniacale.When it is desired to form struvite, the additive added to the M5 flow will preferably be a magnesium salt, possibly mixed with an ammonia solution.
Lorsqu’un dispositif de récupération est mis en œuvre, alors il est possible de prévoir un temps de séjour permettant alors de précipiter les sels visés par l’ajout dudit additif.When a recovery device is implemented, then it is possible to provide a residence time allowing the salts targeted by the addition of said additive to be precipitated.
Selon un mode de réalisation, le mélange M1 comprend du phosphore et le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f) comprend au moins 70% en poids du poids total de phosphore présent dans le mélange M1. En d’autres termes, au moins 70% en poids du phosphore présent dans le mélange M1 est récupéré dans le flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f).According to one embodiment, the mixture M1 comprises phosphorus and the second stream enriched in inorganic material M5 from step f) comprises at least 70% by weight of the total weight of phosphorus present in the mixture M1. In other words, at least 70% by weight of the phosphorus present in the mixture M1 is recovered in the flow enriched in inorganic material M5 resulting from step f).
Selon un mode de réalisation, le mélange M1 comprend du phosphore et le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f) comprend du phosphore, de préférence en une proportion allant de 1 à 20% en poids, par rapport au poids sec total du flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f).According to one embodiment, the mixture M1 comprises phosphorus and the second stream enriched in inorganic material M5 from step f) comprises phosphorus, preferably in a proportion ranging from 1 to 20% by weight, relative to the weight total dry flow enriched with inorganic material M5 from step f).
Selon un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comprend en outre au moins une étape de récupération d’au moins d’une fraction de la matière inorganique sous forme de sels, ladite étape de récupération étant mise en œuvre sur au moins un flux choisi parmi :According to one embodiment, the method according to the invention further comprises at least one step of recovering at least a fraction of the inorganic material in the form of salts, said recovery step being implemented on at least one flow chosen from:
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3 et- the first flow enriched in inorganic matter M3 and
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5.- the second flow enriched in inorganic material M5.
Ladite étape de récupération peut éventuellement comprendre une étape d’ajout d’au moins un additif.Said recovery step may optionally include a step of adding at least one additive.
Selon un mode de réalisation du procédé, au moins un premier additif est ajouté dans le flux de matière organique M1h en amont de l’étape d) et au moins un deuxième additif est ajouté dans le premier flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d), le premier additif étant de préférence différent du deuxième additif.According to one embodiment of the process, at least one first additive is added to the flow of organic material M1h upstream of step d) and at least one second additive is added to the first flow enriched with inorganic material M3 from the step d), the first additive preferably being different from the second additive.
De préférence, lesdits additifs sont choisis parmi des réactifs oxydants tels que de l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air, les sels de permanganates tels que par exemple le permanganate de potassium, ou parmi des sels de magnésium tels que par exemple l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO) ou le chlorure de magnésium (MgCl2) ou parmi des réactifs alcalins tels que tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, ou parmi des solutions ammoniacales telles que l’hydroxyde d’ammonium ou le chlorure d’ammonium ou parmi un mélange de ces réactifs.Preferably, said additives are chosen from oxidizing reagents such as liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air, permanganate salts such as for example potassium permanganate, or from magnesium salts such as example magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgCl2) or among alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO , Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, or among ammoniacal solutions such as ammonium hydroxide or ammonium chloride or among a mixture of these reagents.
Selon un mode de réalisation, l’additif est une solution ammoniacale provenant de l’effluent liquide M10 obtenu après refroidissement et détente du flux M8 issu de la gazéification hydrothermale (étape g) du procédé de l’invention).According to one embodiment, the additive is an ammonia solution coming from the liquid effluent M10 obtained after cooling and expansion of the flow M8 resulting from hydrothermal gasification (step g) of the process of the invention).
Selon un mode de réalisation du procédé, au moins un premier additif est ajouté dans le flux de matière organique M1h en amont de l’étape d), au moins un deuxième additif est ajouté dans le premier flux enrichi en matière inorganique M3 issu de l’étape d), et au moins un troisième additif est ajouté dans le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 issu de l’étape f), le premier additif étant de préférence différent du deuxième additif et du troisième additif, le deuxième additif étant de préférence différent du troisième additif.According to one embodiment of the process, at least one first additive is added to the flow of organic material M1h upstream of step d), at least one second additive is added to the first flow enriched with inorganic material M3 from the step d), and at least one third additive is added to the second flow enriched with inorganic material M5 from step f), the first additive preferably being different from the second additive and the third additive, the second additive being preferably different from the third additive.
De préférence, lesdits additifs sont choisis parmi des réactifs oxydants tels que de l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air, les sels de permanganates tels que par exemple le permanganate de potassium, ou parmi des sels de magnésium tels que par exemple l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO) ou le chlorure de magnésium (MgCl2) ou parmi des réactifs alcalins tels que tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, ou parmi des solutions ammoniacales telles que l’hydroxyde d’ammonium ou le chlorure d’ammonium ou parmi un mélange de ces réactifs.Preferably, said additives are chosen from oxidizing reagents such as liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air, permanganate salts such as for example potassium permanganate, or from magnesium salts such as example magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgCl2) or among alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO , Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, or among ammoniacal solutions such as ammonium hydroxide or ammonium chloride or among a mixture of these reagents.
Selon un mode de réalisation, l’additif est une solution ammoniacale provenant de l’effluent liquide M10 obtenu après refroidissement et détente du flux M8 issu de la gazéification hydrothermale (étape g) du procédé de l’invention).According to one embodiment, the additive is an ammonia solution coming from the liquid effluent M10 obtained after cooling and expansion of the flow M8 resulting from hydrothermal gasification (step g) of the process of the invention).
Le procédé de traitement selon l’invention comprend une étape de gazéification hydrothermale g).The treatment process according to the invention comprises a hydrothermal gasification step g).
La gazéification hydrothermale (GH) est un procédé de dépolymérisation thermique utilisé pour convertir une matière organique présente en milieu humide en un mélange ne comprenant que de petites molécules sous une température et une pression élevées à modérées.Hydrothermal gasification (GH) is a thermal depolymerization process used to convert organic material present in a humid environment into a mixture of only small molecules under high to moderate temperature and pressure.
Au cours de la GH, le carbone et l'hydrogène d'un matériau organique sont convertis, thermochimiquement sous conditions quasi critiques ou supercritiques. Une partie est convertie en composés à faibles masses molaires solubles dans l’eau.During GH, the carbon and hydrogen of an organic material are converted, thermochemically under near-critical or supercritical conditions. A part is converted into compounds with low molar masses that are soluble in water.
Une autre partie est convertie en produits gaz tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le dihydrogène (H2), le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures légers tels que l’éthane (C2H6) et le propane (C3H8).Another part is converted into gas products such as carbon dioxide (CO2), methane (CH4), dihydrogen (H2), carbon monoxide (CO), light hydrocarbons such as ethane (C2H6) and propane (C3H8).
Lors du séjour dans le réacteur de gazéification hydrothermale à des températures inférieures à 400°C, la matière organique subit, entre autres réactions, une décomposition basée sur l'hydrolyse, similaire aux réactions survenant dans le processus de liquéfaction, mais beaucoup plus rapidement. En effet, une mise en œuvre dans des conditions quasi-critiques ou supercritiques permet d'utiliser les propriétés uniques de l'eau supercritique comme solvant, qui permettent des conditions de solvatation et de réactions homogènes, conduisant à des vitesses cinétiques de réaction très élevées. En conséquence, un temps de séjour beaucoup plus court et une vitesse de chauffage beaucoup plus élevée que ceux de l'hydrolyse conventionnelle sont utilisés, limitant ou même évitant les réactions secondaires de condensation et de polymérisation responsables de la formation de bio-huile et de biochar.During the stay in the hydrothermal gasification reactor at temperatures below 400°C, the organic matter undergoes, among other reactions, decomposition based on hydrolysis, similar to the reactions occurring in the liquefaction process, but much faster. Indeed, implementation in quasi-critical or supercritical conditions makes it possible to use the unique properties of supercritical water as a solvent, which allow homogeneous solvation and reaction conditions, leading to very high reaction kinetic rates. . As a result, a much shorter residence time and much higher heating rate than those of conventional hydrolysis are used, limiting or even avoiding the secondary condensation and polymerization reactions responsible for the formation of bio-oil and biochar.
Lorsque la GH fonctionne à une température supérieure à 400°C, la décomposition radicalaire des polymères (impliquant en particulier des réactions de décarboxylation, de désamination par la rupture des liaisons C-N, et de clivage C-C ou C-O) est prédominante, tandis que le reformage à la vapeur endothermique est la principale voie de réaction pour convertir les petites molécules comportant 1 à 3 atomes de carbone en oxydes de carbone et en dihydrogène et l’azote en ammoniaque.When GH operates at a temperature above 400°C, radical decomposition of polymers (involving in particular decarboxylation reactions, deamination by breaking C-N bonds, and C-C or C-O cleavage) is predominant, while reforming Endothermic steam is the primary reaction pathway for converting small molecules with 1 to 3 carbon atoms into carbon oxides and dihydrogen and nitrogen into ammonia.
Le méthane est également produit par méthanation du CO et du CO2, à l’aide de dihydrogène.Methane is also produced by methanation of CO and CO2, using dihydrogen.
En conséquence, la GH peut être considérée comme un processus de décomposition transformant les résidus organiques présents dans le flux M4 en une matière plus facilement biodégradable et en de l’ammoniaque dissous dans la phase liquide.Consequently, GH can be considered as a decomposition process transforming the organic residues present in the M4 stream into a more easily biodegradable material and into ammonia dissolved in the liquid phase.
Les conditions de traitement (en particulier la température, la pression, et dans une moindre mesure le temps de séjour) du GH peuvent être ajustées pour non seulement produire une fraction gazeuse contenant du CH4, du CO, du CO2 et du H2 (gaz de synthèse), mais aussi de produire un effluent aqueux, contenant majoritairement d’un côté des composés facilement digérables, notamment des acides carboxyliques et de l’autre côté l’ammoniaque sous forme de sel d’ammonium des acides carboniques produits.The processing conditions (in particular the temperature, pressure, and to a lesser extent the residence time) of the GH can be adjusted to not only produce a gas fraction containing CH4, CO, CO2 and H2 (gas synthesis), but also to produce an aqueous effluent, containing mainly on one side easily digestible compounds, in particular carboxylic acids and on the other side ammonia in the form of ammonium salt of the carbonic acids produced.
Il convient de noter que la GH est différente de la liquéfaction hydrothermale (HTL), en particulier en ce que le taux de conversion et le niveau de décomposition de la matière organique dans la HTL ne sont pas aussi élevés que dans la GH, même lorsque la GH est exploité sous des conditions de températures modérées.It should be noted that GH is different from hydrothermal liquefaction (HTL), particularly in that the conversion rate and level of decomposition of organic matter in HTL are not as high as in GH, even when GH is operated under moderate temperature conditions.
En conditions HTL, l'eau contient encore des ions HO- et H3O+ qui initient l'hydrolyse de la matière organique.Under HTL conditions, water still contains HO- and H3O+ ions which initiate the hydrolysis of organic matter.
L'hydrolyse n'a lieu qu'en surface des composés cellulosiques contenus dans la fraction organique qui se dissout très peu dans le milieu sous-critique donnant des conversions assez faibles en décomposition.Hydrolysis only takes place on the surface of the cellulose compounds contained in the organic fraction which dissolves very little in the subcritical medium giving fairly low conversions in decomposition.
Les réactions de condensation (comprenant principalement la condensation d'Aldol, l'alkylation ou l'acylation de Friedel-Craft) des intermédiaires sont une voie de réaction importante, conduisant à la formation d'un biobrut qui est une huile (également appelée bio-huile) qui peut être utilisée comme carburant, c'est-à-dire le biobrut contient des molécules organiques contenant 5 atomes de carbone ou plus, généralement de 8 à 16 atomes de carbone. En revanche, le produit liquide de GH contient principalement des composés facilement biodégradables.Condensation reactions (mainly including Aldol condensation, alkylation or Friedel-Craft acylation) of intermediates are an important reaction pathway, leading to the formation of a biocrude which is an oil (also called bio -oil) which can be used as fuel, i.e. biocrude contains organic molecules containing 5 or more carbon atoms, usually 8 to 16 carbon atoms. In contrast, GH's liquid product mainly contains easily biodegradable compounds.
La GH se distingue de la pyrolyse en ce qu'elle est opérée dans un milieu contenant de l'eau, l'eau étant dans un état supercritique ou quasi-critique.GH differs from pyrolysis in that it is carried out in a medium containing water, the water being in a supercritical or quasi-critical state.
La GH se distingue de la gazéification « conventionnelle » des matières organiques en ce que la gazéification « conventionnelle » réduit le rapport massique carbone/hydrogène (C/H), ce qui conduit à des produits à pouvoir calorifique accru, dont un gaz majoritairement composé de gaz de synthèse (mélange de H2 /CO), bio-huile et/ou solide carboné (char).GH differs from “conventional” gasification of organic materials in that “conventional” gasification reduces the carbon/hydrogen (C/H) mass ratio, which leads to products with increased calorific value, including a gas predominantly composed synthesis gas (mixture of H2 /CO), bio-oil and/or carbonaceous solid (char).
Dans le procédé de traitement selon l’invention, l’étape de gazéification hydrothermale est typiquement mise en œuvre dans un réacteur de gazéification hydrothermale, alimenté en entrée par le deuxième flux appauvri en matière inorganique M6 et comportant au moins une sortie pour le flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide, et éventuellement au moins une deuxième sortie pour un flux M7 enrichi en matière inorganique.In the treatment process according to the invention, the hydrothermal gasification step is typically implemented in a hydrothermal gasification reactor, fed at the inlet by the second flow depleted in inorganic material M6 and comprising at least one outlet for the flow M8 comprising gas and a liquid effluent, and possibly at least a second outlet for a flow M7 enriched with inorganic material.
Le flux M7 enrichi en matière inorganique comporte une teneur en matière inorganique supérieure à la teneur en matière inorganique du flux M6. De préférence, le ratio massique entre la teneur en matière inorganique dans le flux M7 et la teneur en matière inorganique dans le flux M6 est supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 5.The M7 stream enriched in inorganic material has an inorganic material content greater than the inorganic material content of the M6 stream. Preferably, the mass ratio between the content of inorganic material in the flow M7 and the content of inorganic material in the flow M6 is greater than or equal to 2, preferably greater than or equal to 5.
La séparation des flux M7 et M8 peut être mise en œuvre par séparation pouvant se produire par précipitation gravitationnelle du flux M7.The separation of flows M7 and M8 can be implemented by separation which can occur by gravitational precipitation of flow M7.
Selon un mode de réalisation, le réacteur de gazéification est un réacteur tubulaire.According to one embodiment, the gasification reactor is a tubular reactor.
De préférence, l’étape de gazéification hydrothermale est mise en œuvre à une température inférieure à 600°C, de préférence allant de 350°C à moins de 600°C, de préférence encore allant de 450 à moins de 600°C.Preferably, the hydrothermal gasification step is carried out at a temperature below 600°C, preferably ranging from 350°C to less than 600°C, more preferably ranging from 450 to less than 600°C.
De préférence, l’étape de gazéification hydrothermale est mise en œuvre à une pression supérieure ou égale à 220 bars, de préférence supérieure ou égale à 250 bars.Preferably, the hydrothermal gasification step is carried out at a pressure greater than or equal to 220 bars, preferably greater than or equal to 250 bars.
De préférence, le temps de séjour (global) du flux appauvri en matière inorganique M6 dans l'étape g) de GH va typiquement de 1 min à 20 min, de préférence de 2 min à 10 min, plus préférentiellement de 3 à 5 min.Preferably, the (overall) residence time of the flow depleted of inorganic material M6 in step g) of GH typically ranges from 1 min to 20 min, preferably from 2 min to 10 min, more preferably from 3 to 5 min .
Selon un mode de réalisation éventuel, l’étape de gazéification hydrothermale est mise en œuvre en présence d’un catalyseur. De préférence, le catalyseur est choisi parmi des métaux sur charbon actif, par exemple de type ruthenium, nickel, palladium ou platine.According to a possible embodiment, the hydrothermal gasification step is carried out in the presence of a catalyst. Preferably, the catalyst is chosen from metals on activated carbon, for example of the ruthenium, nickel, palladium or platinum type.
Le catalyseur peut être sous forme d’un lit de particules solides au sein du réacteur de gazéification.The catalyst can be in the form of a bed of solid particles within the gasification reactor.
Grâce aux étapes de séparation d) et f) du procédé de l’invention permettant d’éliminer des composés dits « poisons », le catalyseur éventuellement utilisé lors de l’étape de gazéification hydrothermale n’est pas détérioré par ces composés nocifs pouvant endommager, notamment désactiver, le catalyseur.Thanks to the separation steps d) and f) of the process of the invention making it possible to eliminate so-called “poison” compounds, the catalyst possibly used during the hydrothermal gasification step is not deteriorated by these harmful compounds which can damage , in particular deactivate the catalyst.
Dans le cadre de la présente invention, l’étape de gazéification hydrothermale permet d’obtenir au moins un flux M8 comprenant un mélange de gaz dissous dans un effluent liquide.In the context of the present invention, the hydrothermal gasification step makes it possible to obtain at least one flow M8 comprising a mixture of gases dissolved in a liquid effluent.
Selon un mode de réalisation, l’étape de gazéification hydrothermale permet d’obtenir en outre un flux enrichi en matière inorganique M7. Selon ce mode de réalisation, de préférence, au moins un additif est ajouté au flux M7.According to one embodiment, the hydrothermal gasification step also makes it possible to obtain a flow enriched in inorganic material M7. According to this embodiment, preferably, at least one additive is added to the flow M7.
De préférence, ledit additif est choisi parmi des réactifs oxydants tels que de l’oxygène liquéfié, l’eau oxygénée, l’air, les sels de permanganates tels que par exemple le permanganate de potassium, ou parmi des sels de magnésium tels que par exemple l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2), l’oxyde de magnésium (MgO) ou le chlorure de magnésium (MgCl2) ou parmi des réactifs alcalins tels que tels que par exemple KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO, Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, ou parmi des solutions ammoniacales telles que l’hydroxyde d’ammonium ou le chlorure d’ammonium ou parmi un mélange de ces réactifs.Preferably, said additive is chosen from oxidizing reagents such as liquefied oxygen, hydrogen peroxide, air, permanganate salts such as for example potassium permanganate, or from magnesium salts such as example magnesium hydroxide (Mg(OH)2), magnesium oxide (MgO) or magnesium chloride (MgCl2) or among alkaline reagents such as for example KOH, NaOH, KHCO3, K2CO3, CaO , Ca(OH)2, CaCO3, Ca(HCO3)2, Mg(OH)2, MgO, or among ammoniacal solutions such as ammonium hydroxide or ammonium chloride or among a mixture of these reagents.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de récupération de matière inorganique, de préférence une étape de récupération de sels, mise en œuvre sur au moins une fraction du flux M7 issu de l’étape de gazéification hydrothermale.According to one embodiment, the method further comprises an inorganic material recovery step, preferably a salt recovery step, carried out on at least a fraction of the M7 flow resulting from the hydrothermal gasification step.
Selon un mode de réalisation, le flux M8 issu de l’étape g) est refroidi à une température inférieure ou égale à 100°C, de préférence inférieure ou égale à 60°C, avant une éventuelle étape de digestion. Ladite étape de refroidissement étant de préférence mise en œuvre par échange de chaleur avec un flux de matière en amont de l’étape g), de préférence en amont de la première étape de séparation.According to one embodiment, the flow M8 from step g) is cooled to a temperature less than or equal to 100°C, preferably less than or equal to 60°C, before a possible digestion step. Said cooling step being preferably implemented by heat exchange with a flow of material upstream of step g), preferably upstream of the first separation step.
Selon un mode de réalisation, la chaleur présente dans le flux M8 issu de l’étape g) est récupérée, ladite chaleur récupérée permettant de préférence de chauffer au moins partiellement le mélange M1h durant l’étape c).According to one embodiment, the heat present in the flow M8 from step g) is recovered, said recovered heat preferably making it possible to at least partially heat the mixture M1h during step c).
De préférence, cette récupération de chaleur est mise en œuvre par échange de chaleur entre le gaz issu de l’étape g) et le mélange M1h.Preferably, this heat recovery is implemented by heat exchange between the gas from step g) and the mixture M1h.
Le refroidissement peut être mis en œuvre à l’aide d’un dispositif de refroidissement choisi un échangeur de chaleur, flash, scrubber, cycle de rankine.Cooling can be implemented using a cooling device chosen a heat exchanger, flash, scrubber, rankine cycle.
Selon un mode de réalisation, le flux M8 est détendu dans un dispositif de détente jusqu’à une pression allant de 1 à 2 bar. Cette étape de détente permet de récupérer d’une part les gaz produits durant l’étape g) (flux M9) et d’autre part un effluent liquide (flux M10). Selon ce mode de réalisation, au moins une fraction de l’effluent liquide M10 issu de la détente peut être utilisé pour alimenter un dispositif de digestion.According to one embodiment, the M8 flow is expanded in an expansion device up to a pressure ranging from 1 to 2 bar. This expansion step makes it possible to recover on the one hand the gases produced during step g) (flow M9) and on the other hand a liquid effluent (flow M10). According to this embodiment, at least a fraction of the liquid effluent M10 resulting from the expansion can be used to supply a digestion device.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend au moins une étape de digestion mise en œuvre sur au moins une fraction de l’effluent liquide M10 obtenu par refroidissement et détente du flux M8 issu de l’étape g) de gazéification hydrothermale.According to one embodiment, the treatment method according to the invention comprises at least one digestion step implemented on at least a fraction of the liquid effluent M10 obtained by cooling and expansion of the flow M8 from step g) hydrothermal gasification.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend au moins une étape de digestion anaérobie mise en œuvre sur l’effluent liquide préalablement détendu issu de l’étape g) de gazéification hydrothermale.According to one embodiment, the treatment process according to the invention comprises at least one anaerobic digestion step implemented on the previously relaxed liquid effluent from step g) of hydrothermal gasification.
La digestion anaérobie peut être mésophile ou thermophile.Anaerobic digestion can be mesophilic or thermophilic.
Lorsqu’une digestion mésophile est mise en œuvre, alors la température dans le digesteur va de 33°C à 37°C et le temps de séjour est de 16 à 22 jours.When mesophilic digestion is carried out, then the temperature in the digester ranges from 33°C to 37°C and the residence time is 16 to 22 days.
Lorsqu’une digestion thermophile est mise en œuvre, alors la température dans le digesteur va de 55° à 60°C et le temps de séjour est de 10 à 12 jours.When thermophilic digestion is implemented, then the temperature in the digester ranges from 55° to 60°C and the residence time is 10 to 12 days.
Le temps de séjour et la température sont deux facteurs influençant la bonne dégradation des boues et donc l'optimisation de la production d'énergie.The residence time and temperature are two factors influencing the proper degradation of sludge and therefore the optimization of energy production.
A l’issue de l’étape de digestion, un biogaz est obtenu.At the end of the digestion stage, biogas is obtained.
Ce biogaz comprend typiquement un mélange essentiellement constitué de méthane, de dioxyde de carbone et d'eau. Le biogaz peut éventuellement comprendre d'autres gaz, tels que l’hydrogène, l’oxygène, l'azote, le sulfure d'hydrogène mais ces autres gaz représentent collectivement moins de 10 % en poids du biogaz, du poids total du biogaz.This biogas typically comprises a mixture essentially consisting of methane, carbon dioxide and water. The biogas may possibly include other gases, such as hydrogen, oxygen, nitrogen, hydrogen sulfide, but these other gases collectively represent less than 10% by weight of the biogas, of the total weight of the biogas.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend :According to one embodiment, the treatment method according to the invention comprises:
- une étape d’hydrolyse du mélange M1 à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h,a step of hydrolysis of the mixture M1 at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h,
- une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h, de préférence sur la totalité du mélange hydrolysé M1h, permettant de porter le mélange hydrolysé M1h à une pression allant de 150 à 250 bars,pressurizing at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h, preferably over the entire hydrolyzed mixture M1h, making it possible to bring the hydrolyzed mixture M1h to a pressure ranging from 150 to 250 bars,
- une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) afin d’obtenir un mélange M2 ayant une température allant de 200 à 350 degrés,a step of heating the mixture M1h from step b) in order to obtain a mixture M2 having a temperature ranging from 200 to 350 degrees,
-
une première étape de séparation du mélange M2 issu de l’étape c) afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4,
une deuxième étape de mise sous pression mise en œuvre sur le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d) afin d’obtenir un flux M4’,a first step of separating the mixture M2 from step c) in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4,
a second pressurization step implemented on the first flow depleted in inorganic material M4 from step d) in order to obtain a flow M4', - une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du flux M4’, de préférence sur la totalité du M4’, à une température d’au moins 300°C et inférieure à 600°C,a heating step implemented on at least a fraction of the flow M4', preferably on the entire M4', at a temperature of at least 300°C and less than 600°C,
- une deuxième étape de séparation mise en œuvre sur au moins une fraction du flux M4’ issu de l’étape e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6,a second separation step implemented on at least a fraction of the flow M4' from step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6,
- une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, de préférence sur la totalité du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, afin d’obtenir au moins un flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide, ladite étape de gazéification étant de préférence mise en œuvre à une température inférieure à 600°C,a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6, preferably on the entire second flow depleted in inorganic material M6, in order to obtain at least one flow M8 comprising gas and a liquid effluent, said gasification step preferably being carried out at a temperature below 600°C,
l’étape de gazéification hydrothermale permet éventuellement d’obtenir, outre le flux M8, un flux M7 enrichi en matière inorganique, ledit flux M7 pouvant être obtenu par séparation produisant le flux M7 d’une part et le flux M8 d’autre part.the hydrothermal gasification step possibly makes it possible to obtain, in addition to the M8 flow, a M7 flow enriched in inorganic material, said M7 flow being obtainable by separation producing the M7 flow on the one hand and the M8 flow on the other hand.
Selon un mode de réalisation, le procédé de traitement selon l’invention comprend :According to one embodiment, the treatment method according to the invention comprises:
- une étape d’hydrolyse du mélange M1 à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h,a step of hydrolysis of the mixture M1 at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h,
- une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h, de préférence sur la totalité du mélange hydrolysé M1h, permettant de porter le mélange hydrolysé M1h à une pression allant de 150 à 250 bars,pressurizing at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h, preferably over the entire hydrolyzed mixture M1h, making it possible to bring the hydrolyzed mixture M1h to a pressure ranging from 150 to 250 bars,
- une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) afin d’obtenir un mélange M2 ayant une température allant de 200 à 350 degrés,a step of heating the mixture M1h from step b) in order to obtain a mixture M2 having a temperature ranging from 200 to 350 degrees,
-
une première étape de séparation du mélange M2 issu de l’étape c) afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4,
une deuxième étape de mise sous pression mise en œuvre sur le premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape d) afin d’obtenir un flux M4’,a first step of separating the mixture M2 from step c) in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4,
a second pressurization step implemented on the first flow depleted in inorganic material M4 from step d) in order to obtain a flow M4', - une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du flux M4’, de préférence sur la totalité du M4’, à une température d’au moins 300°C et inférieure à 600°C,a heating step implemented on at least a fraction of the flow M4', preferably on the entire M4', at a temperature of at least 300°C and less than 600°C,
- une deuxième étape de séparation mise en œuvre sur au moins une fraction du flux M4’ issu de l’étape e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6,a second separation step implemented on at least a fraction of the flow M4' from step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6,
- une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, de préférence sur la totalité du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6, afin d’obtenir au moins un flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide, et éventuellement un flux M7 enrichi en matière inorganique, ladite étape de gazéification étant de préférence mise en œuvre à une température inférieure à 600°C,a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6, preferably on the entire second flow depleted in inorganic material M6, in order to obtain at least one flow M8 comprising gas and a liquid effluent, and optionally an M7 stream enriched with inorganic material, said gasification step preferably being carried out at a temperature below 600°C,
ledit procédé comprenant en outre :said method further comprising:
- une étape d’ajout d’un premier additif dans le flux M3, eta step of adding a first additive to the flow M3, and
- une étape d’ajout d’un deuxième additif dans le flux M5, eta step of adding a second additive to the M5 flow, and
- éventuellement une étape d’ajout d’un troisième additif dans le flux M7,possibly a step of adding a third additive to the M7 flow,
de préférence, les trois additifs sont différents.preferably, the three additives are different.
L’invention concerne également une installation pour la mise en œuvre du procédé de traitement selon l’invention.The invention also relates to an installation for implementing the treatment method according to the invention.
L’installation selon l’invention comprend :The installation according to the invention comprises:
- au moins un réacteur d’hydrolyse 1 comportant éventuellement un dispositif d’agitation, alimenté en entrée par une ligne d’amené du mélange M1 à traiter et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé,at least one hydrolysis reactor 1 possibly comprising a stirring device, supplied at the inlet by a line supplying the mixture M1 to be treated and comprising an outlet line for the hydrolyzed mixture,
- éventuellement un dispositif de broyage mécanique alimenté par la ligne de sortie du mélange hydrolysé et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé et broyé,optionally a mechanical grinding device supplied by the outlet line of the hydrolyzed mixture and comprising an outlet line of the hydrolyzed and ground mixture,
- une pompe de mise sous pression 3 alimenté par le mélange hydrolysé éventuellement broyé,a pressurization pump 3 supplied with the possibly crushed hydrolyzed mixture,
- un dispositif de chauffage 4 comportant une entrée permettant d’introduire au moins une fraction du mélange sous pression en aval de la pompe 3,a heating device 4 comprising an inlet making it possible to introduce at least a fraction of the mixture under pressure downstream of the pump 3,
- un premier dispositif de séparation 51 alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage 4 et comportant une sortie pour un flux M3 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M4 appauvri en matière inorganique,a first separation device 51 supplied with at least a fraction of the heated mixture coming from the heating device 4 and comprising an outlet for a flow M3 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M4 depleted in inorganic material,
- éventuellement une pompe de mise sous pression 61 alimentée par au moins une fraction du flux M4 appauvri en matière inorganique, permettant d’obtenir un flux M4’,possibly a pressurization pump 61 supplied by at least a fraction of the flow M4 depleted of inorganic material, making it possible to obtain a flow M4',
- un dispositif de chauffage 6 alimenté par le flux M4 appauvri en matière inorganique issu du dispositif de séparation 51 ou par le flux M4’ appauvri en matière inorganique issu de la pompe de mise sous pression 61 lorsqu’elle est présente,a heating device 6 supplied by the flow M4 depleted in inorganic material coming from the separation device 51 or by the flow M4' depleted in inorganic material coming from the pressurization pump 61 when it is present,
- un deuxième dispositif de séparation 71 alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage 6 et comportant une sortie pour un flux M5 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M6 appauvri en matière inorganique,a second separation device 71 supplied with at least a fraction of the heated mixture from the heating device 6 and comprising an outlet for a flow M5 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M6 depleted in inorganic material,
- un réacteur de gazéification hydrothermale 8 alimenté par au moins une fraction du flux M6 appauvri en matière inorganique.a hydrothermal gasification reactor 8 supplied by at least a fraction of the flow M6 depleted of inorganic material.
Ainsi, l’installation selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs réacteur(s) d’hydrolyse 1 en série ou en parallèle alimentés en entrée par une ligne d’amenée du mélange M1 et une ligne de sortie du mélange hydrolysé M1h à une température inférieure ou égale à la température d’hydrolyse. Le(s) réacteur(s) d’hydrolyse 1 comporte(nt) avantageusement un dispositif de chauffage et de mise sous pression et comporte(nt) éventuellement un dispositif d’agitation, ainsi qu’avantageusement un dispositif de récupération thermique interne.Thus, the installation according to the invention can comprise one or more hydrolysis reactor(s) 1 in series or in parallel supplied at the input by a supply line of the mixture M1 and an outlet line of the hydrolyzed mixture M1h at a temperature less than or equal to the hydrolysis temperature. The hydrolysis reactor(s) 1 advantageously comprise(s) a heating and pressurization device and optionally comprise(s) a stirring device, as well as advantageously an internal thermal recovery device.
L’installation peut éventuellement comprendre en outre un ou plusieurs éléments choisis parmi :The installation may also include one or more elements chosen from:
- un échangeur de chaleur 9 permettant de récupérer la chaleur présente dans le flux M8 issu du réacteur de gazéification hydrothermale 8, et/oua heat exchanger 9 making it possible to recover the heat present in the flow M8 coming from the hydrothermal gasification reactor 8, and/or
- un dispositif de détente 10 alimenté par le flux M8 issu de la gazéification hydrothermale et comportant une sortie pour un effluent liquide, et/ouan expansion device 10 supplied by the flow M8 resulting from hydrothermal gasification and comprising an outlet for a liquid effluent, and/or
- un dispositif de digestion 11 alimenté par au moins une fraction de l’effluent liquide issu de la détente 10.a digestion device 11 supplied by at least a fraction of the liquid effluent resulting from the expansion 10.
De préférence, si l’installation comprend un échangeur de chaleur 9 et un dispositif de détente 10, alors le dispositif de détente 10 est situé en aval de l’échangeur de chaleur 9.Preferably, if the installation includes a heat exchanger 9 and an expansion device 10, then the expansion device 10 is located downstream of the heat exchanger 9.
Selon un mode de réalisation de l’installation, le dispositif de chauffage 4 est un échangeur de chaleur configuré pour récupérer de la chaleur du flux M8 en aval du réacteur de gazéification.According to one embodiment of the installation, the heating device 4 is a heat exchanger configured to recover heat from the M8 flow downstream of the gasification reactor.
L’installation selon l’invention peut éventuellement comprendre à la fois un dispositif de chauffage 4 de type échangeur de chaleur configuré pour récupérer de la chaleur du flux M8 en aval du réacteur de gazéification et un (autre) échangeur de chaleur 9 permettant de refroidir encore davantage le flux M8.The installation according to the invention may possibly comprise both a heating device 4 of the heat exchanger type configured to recover heat from the flow M8 downstream of the gasification reactor and a (other) heat exchanger 9 making it possible to cool even more the M8 flow.
L’installation peut éventuellement comprendre un dispositif de récupération de matière inorganique, en particulier de récupération de sels. Selon ce mode de réalisation, l’installation selon l’invention comprend de préférence au moins un dispositif d’injection d’additif(s).The installation may possibly include a device for recovering inorganic material, in particular for recovering salts. According to this embodiment, the installation according to the invention preferably comprises at least one additive injection device(s).
De préférence, l’installation comprend au moins un dispositif d’injection d’additifs dans au moins un des flux suivants :Preferably, the installation comprises at least one device for injecting additives into at least one of the following flows:
- le flux de mélange M1 en amont du dispositif d’hydrolyse 1,the mixture flow M1 upstream of the hydrolysis device 1,
- le flux de mélange M1h en aval du dispositif d’hydrolyse et en amont du dispositif de chauffage 4,the mixture flow M1h downstream of the hydrolysis device and upstream of the heating device 4,
- le flux de mélange M2 en aval du dispositif de chauffage 4 (en amont du dispositif de séparation 51),the mixture flow M2 downstream of the heating device 4 (upstream of the separation device 51),
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3 en aval du dispositif de séparation 51,the first flow enriched in inorganic material M3 downstream of the separation device 51,
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 en aval du deuxième dispositif de séparation 71,the second flow enriched in inorganic material M5 downstream of the second separation device 71,
- l’éventuel flux M7 enrichi en matière inorganique issu du réacteur de gazéification hydrothermale.the possible M7 stream enriched in inorganic material from the hydrothermal gasification reactor.
Le procédé et l’installation selon l’invention permet de traiter un mélange comprenant de la matière organique et de la matière inorganique, afin de valoriser la matière avec un rendement et une sélectivité optimale.The process and installation according to the invention makes it possible to treat a mixture comprising organic material and inorganic material, in order to valorize the material with optimal yield and selectivity.
La nature du ou des additifs est choisi spécifiquement en fonction des sels que l’on souhaite valoriser, ces sels eux-mêmes pouvant être déterminés en fonction de la qualité et du type de mélange M1 entrant dans le procédé.The nature of the additive(s) is chosen specifically according to the salts that we wish to enhance, these salts themselves being able to be determined according to the quality and type of M1 mixture entering the process.
Les
Les Figures montrent différents points d’injection pour au moins un additif, étant entendu que l’installation selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs points d’injection. De préférence plusieurs points d’injection sont présents, en particulier au moins un point d’injection en amont du premier dispositif de séparation 51 et au moins un point d’injection dans la ligne de flux M3, et au moins un point d’injection dans la ligne de flux M5 et au moins un point d’injection dans la ligne de flux M7.The Figures show different injection points for at least one additive, it being understood that the installation according to the invention may include one or more injection points. Preferably several injection points are present, in particular at least one injection point upstream of the first separation device 51 and at least one injection point in the flow line M3, and at least one injection point in the flow line M5 and at least one injection point in the flow line M7.
Comme le montre le schéma de la
Le(s) réacteur(s) d’hydrolyse 1 peu(ven)t éventuellement être précédé(s) par un dispositif de broyage ou peu(ven)t être muni(s) d’une boucle de recirculation munie d’un dispositif de broyage ou peut être suivi d’un dispositif de broyage, avant la pompe de mise sous pression 3.The hydrolysis reactor(s) 1 may optionally be preceded by a grinding device or may be provided with a recirculation loop provided with a device grinding or can be followed by a grinding device, before the pressurizing pump 3.
Dans le cadre de l’invention, le mélange M1h hydrolysé, mis sous pression grâce à la pompe de mise sous pression 3, est ensuite introduit dans un dispositif de chauffage 4. Le dispositif de chauffage 4 permet typiquement de porter le mélange à une température allant de 200 à 400°C, de préférence de 240 à 350°C (mélange nommé M2).In the context of the invention, the hydrolyzed mixture M1h, put under pressure thanks to the pressurization pump 3, is then introduced into a heating device 4. The heating device 4 typically makes it possible to bring the mixture to a temperature ranging from 200 to 400°C, preferably from 240 to 350°C (mixture called M2).
Dans le cadre de l’invention, le mélange M2 est ensuite introduit dans un dispositif de séparation 51 afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4. En amont du dispositif de séparation 51, un additif peut éventuellement être ajouté dans le flux de mélange M2 afin de favoriser la séparation.In the context of the invention, the mixture M2 is then introduced into a separation device 51 in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4. Upstream of the separation device 51, an additive can optionally be added to the mixture flow M2 in order to promote separation.
Dans le cadre de l’invention illustrée à la
Dans le cadre de l’invention illustrée à la
Dans le cadre de l’invention illustrée à la
Dans le cadre de l’invention illustrée à la
La
Dans le cadre de l’invention illustrée à la
Selon le mode de réalisation illustré à la
La
Selon un mode de réalisation illustré à la
Selon un mode de réalisation illustré à la
Selon un mode de réalisation illustré à la
La
Selon un mode de réalisation illustré à la
Selon un mode de réalisation illustré à la
Selon un mode de réalisation, le flux liquide M10 alimente un digesteur 11.According to one embodiment, the liquid flow M10 supplies a digester 11.
L’installation selon l’invention peut bien entendu comprendre une ou plusieurs des caractéristiques décrites dans le cadre du procédé selon l’invention.The installation according to the invention can of course include one or more of the characteristics described in the context of the method according to the invention.
Claims (15)
- une étape d’hydrolyse du mélange M1 à une température allant de 70 à 165°C et à une pression allant de 2 à 8 bars permettant d’obtenir un mélange hydrolysé M1h,
- une mise sous pression d’au moins une fraction du mélange hydrolysé M1h,
- une étape de chauffage du mélange M1h issu de l’étape b) afin d’obtenir un mélange M2,
- une première étape de séparation d’au moins une fraction du mélange M2 issu de l’étape c) afin d’obtenir un premier flux enrichi en matière inorganique M3 et un premier flux appauvri en matière inorganique M4,
- une étape de chauffage mise en œuvre sur au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4,
- une deuxième étape de séparation d’au moins une fraction du premier flux appauvri en matière inorganique M4 issu de l’étape e) afin d’obtenir un deuxième flux enrichi en matière inorganique M5 et un deuxième flux appauvri en matière inorganique M6,
- une étape de gazéification hydrothermale mise en œuvre sur au moins une fraction du deuxième flux appauvri en matière inorganique M6 afin d’obtenir au moins un flux M8 comprenant du gaz et un effluent liquide.
- a step of hydrolysis of the mixture M1 at a temperature ranging from 70 to 165°C and at a pressure ranging from 2 to 8 bars making it possible to obtain a hydrolyzed mixture M1h,
- pressurizing at least a fraction of the hydrolyzed mixture M1h,
- a step of heating the mixture M1h resulting from step b) in order to obtain a mixture M2,
- a first step of separating at least a fraction of the mixture M2 resulting from step c) in order to obtain a first flow enriched in inorganic material M3 and a first flow depleted in inorganic material M4,
- a heating step implemented on at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4,
- a second step of separating at least a fraction of the first flow depleted in inorganic material M4 from step e) in order to obtain a second flow enriched in inorganic material M5 and a second flow depleted in inorganic material M6,
- a hydrothermal gasification step implemented on at least a fraction of the second flow depleted in inorganic material M6 in order to obtain at least one flow M8 comprising gas and a liquid effluent.
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3 et
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5
- le flux M7 enrichi en matière inorganique.
- the first flow enriched in inorganic matter M3 and
- the second flow enriched in inorganic matter M5
- the M7 flow enriched in inorganic matter.
- Le flux de mélange M1 en amont de l’étape a),
- Le flux de mélange M1h en amont de l’étape c),
- le flux de mélange M2 issu de l’étape c),
- le premier flux enrichi en matière inorganique M3,
- le deuxième flux enrichi en matière inorganique M5,
- le flux M7 enrichi en matière inorganique.
- The mixing flow M1 upstream of step a),
- The mixing flow M1h upstream of step c),
- the mixture flow M2 from step c),
- the first flow enriched in inorganic matter M3,
- the second flow enriched in inorganic material M5,
- the M7 flow enriched in inorganic matter.
- un ou plusieurs réacteur(s) d’hydrolyse (1) comportant éventuellement un dispositif d’agitation, alimenté en entrée par une ligne d’amené du mélange M1 à traiter et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé,
- éventuellement un dispositif de broyage mécanique alimenté par la ligne de sortie du mélange hydrolysé et comportant une ligne de sortie du mélange hydrolysé et broyé,
- une pompe de mise sous pression (3) alimenté en entrée par le mélange hydrolysé éventuellement broyé,
- un dispositif de chauffage (4) comportant une entrée permettant d’introduire au moins une fraction du mélange sous pression en aval de la pompe (3),
- un premier dispositif de séparation (51) alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage (4) et comportant une sortie pour un flux M3 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M4 appauvri en matière inorganique,
- éventuellement une pompe de mise sous pression (61) alimentée par au moins une fraction du flux M4 appauvri en matière inorganique, permettant d’obtenir un flux M4’,
- un dispositif de chauffage (6) alimenté par le flux M4 appauvri en matière inorganique issu du dispositif de séparation (51) ou par le flux M4’ appauvri en matière inorganique issu de la pompe de mise sous pression (61) lorsqu’elle est présente,
- un deuxième dispositif de séparation (71) alimenté par au moins une fraction du mélange chauffé issu du dispositif de chauffage (6) et comportant une sortie pour un flux M5 enrichi en matière inorganique et une sortie pour un flux M6 appauvri en matière inorganique,
- un réacteur de gazéification hydrothermale (8) alimenté par au moins une fraction du flux M6 appauvri en matière inorganique.
- one or more hydrolysis reactor(s) (1) optionally comprising a stirring device, supplied at the inlet by a line supplying the mixture M1 to be treated and comprising an outlet line for the hydrolyzed mixture,
- optionally a mechanical grinding device supplied by the outlet line of the hydrolyzed mixture and comprising an outlet line of the hydrolyzed and ground mixture,
- a pressurization pump (3) supplied at the inlet with the possibly crushed hydrolyzed mixture,
- a heating device (4) comprising an inlet making it possible to introduce at least a fraction of the mixture under pressure downstream of the pump (3),
- a first separation device (51) supplied with at least a fraction of the heated mixture coming from the heating device (4) and comprising an outlet for a flow M3 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M4 depleted in inorganic material,
- optionally a pressurization pump (61) supplied by at least a fraction of the flow M4 depleted of inorganic material, making it possible to obtain a flow M4',
- a heating device (6) supplied by the flow M4 depleted in inorganic material coming from the separation device (51) or by the flow M4' depleted in inorganic material coming from the pressurization pump (61) when it is present ,
- a second separation device (71) supplied with at least a fraction of the heated mixture coming from the heating device (6) and comprising an outlet for a flow M5 enriched in inorganic material and an outlet for a flow M6 depleted in inorganic material,
- a hydrothermal gasification reactor (8) supplied by at least a fraction of the M6 flow depleted in inorganic material.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2207902A FR3138328A1 (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE |
| PCT/EP2023/071020 WO2024023309A1 (en) | 2022-07-29 | 2023-07-28 | Method for the treatment of complex waste |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2207902 | 2022-07-29 | ||
| FR2207902A FR3138328A1 (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3138328A1 true FR3138328A1 (en) | 2024-02-02 |
Family
ID=83594043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2207902A Pending FR3138328A1 (en) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3138328A1 (en) |
| WO (1) | WO2024023309A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387272B2 (en) * | 1998-07-03 | 2002-05-14 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process for utilizing liquid manure material |
| JP4555813B2 (en) * | 2006-11-28 | 2010-10-06 | メタウォーター株式会社 | Hydrothermal gasification wastewater treatment method |
| CN110573229A (en) * | 2016-09-23 | 2019-12-13 | 苏迪·N·默西 | Method and apparatus for pasteurization, hydrolysis and carbonation |
| US20200247701A1 (en) * | 2017-07-27 | 2020-08-06 | Igas Energy Gmbh | Fractioned separation of valuable substances from aqueous many-component mixtures |
| WO2021043969A1 (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-11 | Suez Groupe | Combination of anaerobic treatment of carbonaceous material with hydrothermal gasification to maximize value added product recovery |
-
2022
- 2022-07-29 FR FR2207902A patent/FR3138328A1/en active Pending
-
2023
- 2023-07-28 WO PCT/EP2023/071020 patent/WO2024023309A1/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6387272B2 (en) * | 1998-07-03 | 2002-05-14 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process for utilizing liquid manure material |
| JP4555813B2 (en) * | 2006-11-28 | 2010-10-06 | メタウォーター株式会社 | Hydrothermal gasification wastewater treatment method |
| CN110573229A (en) * | 2016-09-23 | 2019-12-13 | 苏迪·N·默西 | Method and apparatus for pasteurization, hydrolysis and carbonation |
| US20200247701A1 (en) * | 2017-07-27 | 2020-08-06 | Igas Energy Gmbh | Fractioned separation of valuable substances from aqueous many-component mixtures |
| WO2021043969A1 (en) * | 2019-09-05 | 2021-03-11 | Suez Groupe | Combination of anaerobic treatment of carbonaceous material with hydrothermal gasification to maximize value added product recovery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024023309A1 (en) | 2024-02-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK1931753T3 (en) | PROCESS FOR THE GENERATION OF METHANE AND / OR FROM BIOMASS methane hydrates | |
| JP4765073B2 (en) | Method for hydrothermal hydrolysis of lignocellulose | |
| HUE034963T2 (en) | Microwave plasma biomass entrained flow gasifier and process | |
| CA2565936A1 (en) | Process for producing synthetic gas from carbonaceous material and electricity | |
| PL195235B1 (en) | Process for the production of liquid fuels from biomass | |
| FR2910488A1 (en) | BIOMASS CONVERSION PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SYNTHESIS GAS. | |
| EP2706103B1 (en) | Method for gasification of a charge of carbonated material with improved efficiency | |
| FR2910489A1 (en) | Producing synthesis gas comprises pyrolyzing lignocellulosic biiomass, purifying the pyrolysis gas and subjecting the gas to partial oxidation | |
| KR20150133698A (en) | Wet oxidation of biomass | |
| FR3138328A1 (en) | PROCESS FOR TREATMENT OF COMPLEX WASTE | |
| FR3012446A1 (en) | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF AN ORGANIC PRODUCT FROM A CHARGE OF CARBON MATERIAL IMPLEMENTING GASIFICATION FOLLOWED BY FERMENTATION OF THE SYNTHESIS GAS. | |
| WO2024068893A1 (en) | Method for the treatment of complex waste | |
| BE1017136A6 (en) | Finely grinded biomass gasification system for e.g. gas turbine engine, processes biomass in reactor with lower part where product is gasified, and upper part where pyrolysis takes place at specific temperature after biomass injection | |
| EP3430152B1 (en) | Device for the biological transformation of pyrogasification gas into biogas | |
| WO2024023304A1 (en) | Method for the treatment of complex waste | |
| WO2024023308A1 (en) | Method for the treatment of complex waste | |
| WO2024023303A1 (en) | Method for the treatment of organic waste | |
| WO2022117591A1 (en) | Method and system for producing biogas and for treating wastewater treatment plant sludge | |
| EP3625350B1 (en) | Device and process for processing organic material in mixed methane (ch4) and / or hydrogen (h2) and / or carbon dioxide (co2) by coupling thermochemical and biological processes | |
| WO2024068894A1 (en) | Method for the treatment of organic waste | |
| FR2900659A1 (en) | Producing a biofuel from biomass, comprises decrease of biomass oxygen content to obtain a compost and biogas, recovery of biogas, production of dihydrogen and catalytic hydrocracking/hydrogenolysis of compost using the obtained dihydrogen | |
| WO2024068895A1 (en) | Method for the treatment of organic waste | |
| WO2016063399A1 (en) | Gasifier using supercritical fluid and gasification method | |
| WO2021123694A1 (en) | Supercritical water gasification method | |
| CA3186290A1 (en) | Biomass gasification process |
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: 20240202 |