Production de gaz de synthèse et d’hydrogène par le reformage catalytique des produits volatils issus de la pyrolyse de biomasse : influence des paramètres thermiques

Mira Abou Rjeily1,⋆^{1,\star}, Cédric Gennequin2^{2}, Hervé Pron3^{3}, Jaona Randrianalisoa3^{3}
⋆^{\star} : mira.abou-rjeily@univ-reims.fr
1^{1} ITEMM, URCA
2^{2} UCEIV, ULCO
3^{3} ITHEMM, URCA
Mots clés : Pyrolyse; Reformage; Biomasse; Catalyseurs; Température ; Vitesse de chauffe ; Temps de séjour
Résumé :

Nous visons à produire de l’hydrogène H2 en valorisant la biomasse et en réduisant les émissions de carbone, à travers le couplage de deux procédés thermochimiques : la pyrolyse et le reformage catalytique, dans un système à deux réacteurs branchés en série. À l’échelle du laboratoire dans le cas présent, ces processus sont généralement isothermes ce qui n’est pas assuré à l’échelle industrielle. Afin de bien comprendre ces procédés, il faut étudier les influences de plusieurs paramètres thermiques de la pyrolyse puis ceux du reformage sur la distribution des produits, la composition des gaz formés et leurs concentrations. Différents types de biomasse (anas de lin et copeaux de bois) sont sélectionnés comme échantillons à valoriser, tandis que des catalyseurs à base de Nickel, Cobalt et Cobalt-Nickel supportés sur des billes d’alumine () sont choisis pour intensifier le reformage. Ce dernier est caractérisé de « reformage hybride » car il a lieu en présence du (reformage à sec) et (reformage humide) produits par la pyrolyse, le procédé amont.

Accroitre la température de pyrolyse de 400∘^{\circ}C à 700∘^{\circ}C, améliore significativement la production de gaz et d’huile et réduit celle du charbon. Augmenter la vitesse de chauffe de 5 à 80∘^{\circ}C/min a une tendance similaire mais moins prononcée. Modifier le temps de séjour de 50s à 250s produit plus de gaz et de charbon et moins d’huile. Par conséquence, il est suggéré de réaliser la pyrolyse à 700∘^{\circ}C avec une vitesse de chauffe de 80∘^{\circ}C/min et un temps de séjour de 140s afin de maximiser la production de gaz (34 wt.%) en vue de leur reformage. La température de reformage est ensuite augmentée de 650∘^{\circ}C à 800∘^{\circ}C ce qui produit majoritairement de gaz de synthèse, en particulier l’H2 (+29%) et le CO (+15%) et a amélioré les conversions de l’huile (+43%), de (+203%) et de (+162%). Parmi les trois catalyseurs, le Nickel parait le plus sélectif pour le reformage du méthane alors que le Cobalt-Nickel est meilleur pour le reformage de l’huile de pyrolyse. Le taux de Nickel déposé sur les billes est varié de 0 à 25% en masse. L’augmentation du taux de Ni à 20% améliore la production de gaz après reformage (53 wt.%) et la conversion de l’huile (44.87%) et réduit les émissions de (-67.3%) et de (-41%).

Work In Progress