Mélange représentatif

Dans le cadre de cette étude, l’acide acétique et l’acétol seront retenus comme principaux constituants cibles. Le furfural, le phénol et le gaïacol seront considérés comme des molécules cibles secondaires. La répartition des différentes familles chimiques et la composition du mélange modèle sont présentés dans la Figure II-17. Les proportions massiques des compositions des huiles de pyrolyse ont été considérées pour l’élaboration du mélange représentatif. Ce choix peut être discuté et les proportions molaires peuvent également être considérées. L’utilisation des proportions massique est plus cohérente d’un point de vue industriel, cependant, pour l’étude thermodynamique des équilibres de phases l’utilisation des proportions molaires est plus judicieuse.

Chapitre II : Les huiles de pyrolyse

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Figure II-17 : Composition du mélange représentatif de la biohuile par famille chimique

Le mélange modèle doit comporter au moins un représentant de chaque famille identifiée, ainsi que l’ensemble des composés cibles retenus. La Tableau II-4 donne la composition massique de ce mélange.

Tableau II-4 : Composition du mélange modèle

Nom Famille Proportion

massique CAS Formule Teb (°C)

Eau - 42% 7732-18-5 H2O 100

Acétol Aldols 18% 116-09-6 C3H5O2 136*

Acide Acétique Acides 12% 64-19-7 C2H4O2 118

Furfural Furanes 3% 98-01-1 C5H4O2 162

Gaïacol Phénols 9% 90-05-1 C7H8O2 204

Méthanol Alcools 2% 67-56-1 CH4O 65

Phénol Phénols 9% 108-95-2 C6H6O 182

Propanal Cétones/Aldéhydes 5% 123-38-6 C3H6O 48

*Données expérimentales [ce travail], u(T)=0,5°C ; u(P)=0,01 kPa

Il est important de rappeler que ce mélange est représentatif de la biohuile dans le cadre d’une extraction par solvant. Si on souhaite modéliser un procédé complet, incluant des étapes de distillation en plus des étapes d’extraction, ce modèle sera alors incomplet et il faudra inclure d’autres composés pour qu’il soit représentatif de la biohuile. Par exemple, si lors de notre simulation de l’extraction par solvant, l’acide acétique et l’acétol sont isolés du reste des composés, il faut bien comprendre que c’est l’ensemble des acides et l’ensemble des aldols qui seront extraits.

Eau 42% Aldols 18% Acides 12% Phénols 9% Guaicaols 9% Aldéhydes / Cétones 5% Furanes 3% Alcools 2%

Chapitre II : Les huiles de pyrolyse

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Il faut également rappeler que ce mélange est une représentation imparfaite de la biohuile. Son but est de permettre l’étude des équilibres de phases pour la conception de procédés d’extraction de composés de la biohuile. La composition du mélange modèle peut être amenée à évoluer.

Chapitre II : Les huiles de pyrolyse

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Chapitre III : P

ROCEDES DE

SEPARATION DE LA BIOHUILE

Résumé

Un état de l’art sur les principales opérations unitaires de séparation d’un mélange liquide a été réalisé. Les opérations de distillation, d’extraction par solvant, d’adsorption, de séparation membranaire et d’extraction supercritique ont été étudiées sur des aspects généraux, sur les phénomènes thermophysiques qu’elles impliquent, sur leurs avantages et inconvénients, et sur la possibilité de les utiliser sur des huiles de pyrolyse. Un état de l’art a également été effectué sur les schémas de fractionnement des huiles de pyrolyse et des condensats de torréfaction. Ces schémas de séparation utilisent tous des extractions par solvant. Deux schémas de procédé ont ensuite été proposés. Ils impliquent tous les deux un premier fractionnement de l’huile de pyrolyse par condensation étagée en sortie de réacteur. Le premier schéma contient deux extractions par solvant permettant un fractionnement par famille chimique plus important, et le deuxième schéma contient une seule extraction suivie de plusieurs distillations successives. Une méthode de screening de solvant a ensuite été développée afin de sélectionner les solvants les plus adaptés aux schémas de séparation. Les critères de sélection de solvants ont été définis puis estimés à l’aide de données de la littérature et de modèles prédictifs. Un travail expérimental de mesures d’équilibres liquide-liquide a été réalisé. Les critères d’efficacité (coefficients de partage, sélectivité et perte en solvant) ont été déterminés pour les solvants ayant le meilleur potentiel. Finalement, l’acétate d’isopropyle et le toluène ont été sélectionnés. Cette méthode de sélection de solvant est un véritable outil pour la conception de procédés, mais peut néanmoins être perfectionné. Des pistes d’améliorations sont fournies à la fin de ce chapitre.