DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne le domaine des carburéacteurs et en particulier un carburéacteur issu de charges renouvelables à teneur élevée en composés naphténiques.

CONTEXTE DE L’INVENTION

Le carburant conventionnel de type carburéacteur est produit à partir de pétrole brut et contient un mélange complexe d'hydrocarbures qui ont typiquement 6 à 18 atomes de carbone. Ces hydrocarbures comprennent des alcanes linéaires et ramifiés, des cycloalcanes et des hydrocarbures aromatiques. En raison de la charge d’origine pétrolière et des procédés de production, le carburant conventionnel de type carburéacteur, appelé également jet, contient typiquement jusqu'à 25 % en volume d'hydrocarbures aromatiques, plus spécifiquement typiquement de 10% à 25% en volume d'hydrocarbures aromatiques. Une proportion significative, habituellement de l'ordre de moins de 5 % d’hydrocarbures aromatiques, sont polycycliques (c'est-à-dire qu’ils contiennent deux ou plusieurs cycles aromatiques) et généralement de type naphtalènes. De tels composés sont nocifs pour la santé (par exemple cancérigènes) et ont de mauvaises propriétés de combustion.

Les contraintes environnementales, économiques et énergétiques ont encouragé la diversification des ressources énergétiques et le développement de nouveaux carburants en particulier dans le domaine de l’aviation.

Les carburants renouvelables dérivés de la matière biologique sont une alternative aux combustibles fossiles conventionnels. Les jets conventionnels peuvent être mélangés à des bases paraffiniques issues de charges renouvelables telles que prévues par la norme D7566-21 , permettant ainsi la production de carburants d’aviation alternatifs. Les bases pour carburant d’aviation issues de charges renouvelables pouvant être incorporées à du jet fossile sont :

- les kérosènes paraffiniques synthétiques [SPK], issus de procédés tels que le procédé Fischer-Tropsch, l’hydrotraitement d’esters et d’acides gras [HEFA- SPK] ou produit par la voie Alcohol-to-jet (transformation d’alcool en kérosène) [ATJ-SPK],

- les isoparaffines synthétiques produites par hydrotraitement à partir de sucres fermentés [SIP-HFS], les kérosènes aromatiques synthétiques obtenus par alkylation d’aromatiques légers de source non-pétrolière [SPK/A],

- les kérosènes de synthèse obtenus à partir de la conversion hydrothermale d’esters d’acide gras et d’acide gras, et

- les kérosènes paraffiniques synthétiques [SPK] obtenus à partir d’hydrocarbures, d’esters et d’acides gras hydrotraités.

A court terme, les carburants renouvelables sont introduits en mélange avec les carburants fossiles, mais il sera rapidement nécessaire d’utiliser des carburants renouvelables purs, sans les mélanger à du jet fossile. Il est donc nécessaire de développer des formulations de carburants renouvelables qui répondent aux spécifications en vigueur et/ou qui soient compatibles avec les avions actuels et futurs

Actuellement, les bases de carburant d’aviation renouvelables ne peuvent pour la plupart être utilisées seules en raison de leur composition très éloignée des jets fossiles, qui posent notamment des problèmes de compatibilité avec les matériaux des éléments avec lesquels le carburant est en contact. Ceci provient du fait que ces bases sont principalement constituées de paraffines. Elles présentent donc de bonnes propriétés de combustion, mais posent des problèmes d’utilisation dans les avions actuels, notamment des problèmes de compatibilité de matériaux, de faible densité, de faible pouvoir lubrifiant, de température d’auto-inflammation trop basse. Une possibilité pour résoudre ce problème est d’ajouter une base aromatique à la base paraffinique. L’article - Kramer S, Andac G, Heyne J, Ellsworth J, Herzig P and Lewis KC (2022) Perspectives on Fully Synthesized Sustainable Aviation Fuels: Direction and Opportunities. Front. Energy Res. 9:782823. doi: 10.3389/fenrg.2021 .782823 - présente ainsi les voies probables de production de SAF dits 100% drop-in, par mélange de bases paraffiniques et de bases aromatiques. Toutefois, même si les composés aromatiques améliorent la lubrification et la tenue des joints, ils ont un impact négatif sur les émissions en combustion, principalement sur la formation de particules fines et la présence de trainées.

ETAT DE LA TECHNIQUE

Le brevet US 8,629,310 décrit un procédé de production permettant de convertir des matières premières oxygénées dérivées de la biomasse en différents carburants, notamment des hydrocarbures de la gamme des gaz, des carburéacteurs et des carburants diesel. Les compositions obtenues comprennent plus de 50% en masse de composés naphténiques. La demande WO 2021/237030 décrit une composition de kérosène produite à partir de pétrole brut et d’huile de schiste, et comprenant une quantité substantielle de composés aromatiques comprise entre 4 et 10% en masse.

La demande US 2019/0002778 décrit une composition de kérosène produite par mélange d’un a) composant de carburant de gamme aviation et d’un b) composant de carburant de gamme diesel d'origine renouvelable.

La demande US 2009/0253947 décrit un procédé de production, en particulier un procédé de production intégré, d'un mélange de carburant à partir d'un composant riche en paraffines et d'un composant riche en composés cycliques, chacun des composants étant généré à partir d'une matière première renouvelable.

Le brevet US 10,087,374 décrit un procédé de conversion de triacylglycérides en précurseurs de pétrole brut et/ou en combustibles hydrocarbonés distillés.

Aucune de ces compositions ne permet d’optimiser leur qualité de combustion tout en préservant, voire en améliorant, leurs propriétés, telles que leur compatibilité avec les matériaux, en particulier avec les joints, leur densité, leur pouvoir lubrifiant, leur viscosité et/ou leur température d’auto-inflammation.

Il existe donc un besoin de nouvelles compositions de carburéacteur issues exclusivement de charges renouvelables, présentant une qualité de combustion améliorée par rapport aux compositions de carburéacteur existantes, tout en préservant, voire améliorant au moins une de leurs propriétés choisies parmi leur compatibilité avec les matériaux, en particulier avec les joints, leur densité, leur densité énergétique, leur pouvoir lubrifiant et/ou leur température d’auto-inflammation.

Il existe également un besoin pour un procédé permettant la préparation de compositions de carburéacteur issues exclusivement de charges renouvelables et présentant une qualité de combustion améliorée par rapport aux compositions de carburéacteur existantes, tout en préservant, voire améliorant au moins une de leurs propriétés choisies parmi leur compatibilité avec les matériaux, en particulier avec les joints, leur densité, leur pouvoir lubrifiant, leur viscosité, leur température d’auto-inflammation, et/ou en améliorant leur impact environnemental.

DESCRIPTION DE L’INVENTION

A cet effet, l’invention concerne une composition de carburéacteur issue de charges renouvelables comprenant, par rapport au volume total de la composition : a. de 50 à 90% en volume d’au moins une base paraffinique issue d’un hydrotraitement d’esters et d’acides gras, d’un procédé Fischer-Tropsch ou d’un procédé de production de carburéacteur à partir d’alcools, et comprenant au moins 90% en masse de paraffines par rapport à la masse totale de la base paraffinique, b. de 10 à 50% en volume d’au moins une base naphténique en C8-C16, ladite base naphténique étant issue de l’hydrogénation d’une base aromatique en C8-C16, ladite base aromatique correspondant à la fraction C8-C16 d’un biocarburant produit par un procédé de conversion en carburant d’au moins un bioalcool en C1 -C6, et ladite base aromatique contenant au moins 60% en masse de composés aromatiques par rapport à la masse totale de la base aromatique, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse, de préférence au moins 80% en masse, de benzène substitué par au moins m méthyle, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3, dans laquelle ladite composition de carburéacteur comprend de 10 à 49% en masse de composés naphténiques par rapport à la masse totale de la composition.

Les inventeurs ont découvert qu’une telle composition, comprenant notamment de 10 à 50% en volume d’au moins une base naphténique en C8-C16, permet de résoudre les problèmes techniques précités. Elle présente une qualité de combustion améliorée par rapport aux compositions de carburéacteur existantes, tout en préservant, voire améliorant au moins une de leurs propriétés choisies parmi leur compatibilité avec les matériaux, en particulier avec les joints, leur densité, leur pouvoir lubrifiant et/ou leur température d’autoinflammation.

De préférence, la composition comprend une quantité inférieure ou égale à 15% en volume, de préférence inférieure à 8% en volume, de préférence inférieure ou égale à 5% en volume de composés aromatiques, par rapport au volume total de la composition.

De préférence, la base naphténique comprend des composés aromatiques et des composés naphténiques, et présente un ratio massique entre les composés naphténiques et les composés aromatiques supérieur ou égal à 1 , de préférence supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 5.

De préférence, la composition comprend en outre de 1 à 18% en volume, de préférence de 1 à 10% en volume, par rapport au volume total de la composition, d’au moins une base aromatique en C8-C16, ladite base aromatique correspondant à la fraction C8-C16 d’un biocarburant produit par un procédé de conversion en carburant d’au moins un bioalcool en C1 -C6 et caractérisée en ce que ladite base aromatique contient au moins 60% en masse de composés aromatiques, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse de benzène substitué par au moins m méthyle, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3.

De préférence, le biocarburant comprend au moins 90% en volume de composés en C4-C40, préférentiellement de composés en C4-C20, par rapport au volume total du biocarburant.

L’invention concerne également un procédé de production d’une composition de carburéacteur issue de charges renouvelables, comprenant au moins les étapes suivantes a) la production d’au moins une base paraffinique à partir d’un hydrotraitement d’esters et d’acides gras, d’un procédé Fischer-Tropsch ou d’un procédé de production de carburéacteur à partir d’alcools (dits alcools to jet), ladite base paraffinique comprenant au moins 90% en masse de paraffines, b) la production d’au moins une base aromatique en C8-C16 comprenant au moins les étapes suivantes : i) la production d’un biocarburant par un procédé de conversion en carburant d’au moins un bioalcool en C1 -C6, ii) la récupération de ladite base aromatique en C8-C16 par fractionnement dudit biocarburant obtenu à l’étape i), ladite base aromatique en C8-C16 comprenant au moins 60 % en masse de composés aromatiques, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse, de préférence au moins 80% en masse, de benzène substitué par au moins m méthyle, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3, et c) l’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16.

Selon un mode de réalisation, l’étape c) comprend l’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 obtenue à l’issue de l’étape b) pour obtenir une base naphténique, et le procédé comprend en outre une étape d) de mélange de 50% à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10% à 50% en volume de la base naphténique produite à l’étape c), et l’obtention d’une composition de carburéacteur comprenant une base paraffinique et une base naphténique, les % en volume étant par rapport au volume total de la composition.

Selon un autre mode de réalisation, le procédé comprend, entre l’étape b) et l’étape c), une étape b’) de mélange de 50% à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10 à 50% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b) pour obtenir un mélange de bases paraffinique et aromatique, les % en volume étant par rapport au volume total du mélange, et l’étape c) d’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 comprend l’hydrogénation du mélange de bases paraffinique et aromatique obtenu l’étape b’), et l’obtention d’une composition de carburéacteur comprenant une base paraffinique et une base naphténique.

L’invention concerne donc en particulier un procédé de production d’une composition de carburéacteur issue de charges renouvelables, comprenant au moins les étapes suivantes : a) la production d’au moins une base paraffinique à partir d’un hydrotraitement d’esters et d’acides gras, d’un procédé Fischer-Tropsch ou d’un procédé de production de carburéacteur à partir d’alcools, ladite au moins une base paraffinique comprenant au moins 90% en masse de paraffines, b) la production d’au moins une base aromatique en C8-C16 comprenant au moins les étapes suivantes : i) la production d’un biocarburant par un procédé de conversion en carburant d’au moins un bioalcool en C1 -C6, ii) la récupération de ladite base aromatique en C8-C16 par fractionnement dudit biocarburant obtenu à l’étape i), ladite base aromatique en C8-C16 comprenant au moins 60 % en masse de composés aromatiques, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse, de préférence au moins 80% en masse, de benzène substitué par au moins m méthyles, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3, c) l’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 obtenue à l’issue de l’étape b) pour obtenir une base naphténique, et d) le mélange de 50% à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10 à 50% en volume de la base naphténique produite à l’étape c), et l’obtention d’une composition de carburéacteur comprenant une base paraffinique et une base naphténique.

L’invention concerne également en particulier un procédé de production d’une composition de carburéacteur issue de charges renouvelables comprenant au moins les étapes suivantes : a) la production d’au moins une base paraffinique à partir d’un hydrotraitement d’esters et d’acides gras, d’un procédé Fischer-Tropsch ou d’un procédé de production de carburéacteur à partir d’alcools, ladite au moins une base paraffinique comprenant au moins 90% en masse de paraffines, b) la production d’au moins une base aromatique en C8-C16 comprenant au moins les étapes suivantes : i) la production d’un biocarburant par un procédé de conversion en carburant d’au moins un bioalcool en C1-C6, ii) la récupération de ladite base aromatique en C8-C16 par fractionnement dudit biocarburant obtenu à l’étape i), ladite base aromatique en C8-C16 comprenant au moins 60 % en masse de composés aromatiques, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse, de préférence au moins 80% en masse, de benzène substitué par au moins m méthyle, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3, c) le mélange de 50% à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10 à 50% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b) pour obtenir un mélange de bases paraffinique et aromatique, et d) l’hydrogénation du mélange de bases paraffinique et aromatique obtenu l’étape c), et l’obtention d’une composition de carburéacteur comprenant une base paraffinique et une base naphténique.

Selon un mode de réalisation, l’hydrogénation des procédés selon l’invention est totale.

Selon un autre mode de réalisation de l’invention, l’hydrogénation des procédés selon l’invention est partielle.

De préférence, dans les procédés selon l’invention, l’au moins une base paraffinique issue de l’étape a) est produite à partir d'une ou plusieurs huiles choisies parmi les huiles végétales, les graisses animales, préférentiellement les huiles hautement saturées non comestibles, les huiles usagées, les sous-produits du raffinage des huiles végétales ou d'huile(s) animale(s) contenant des acides gras libres, des tallols, et des huiles produites par des bactéries, levures, algues, procaryotes ou eucaryotes.

De préférence, les procédés selon l’invention comprennent en outre une étape e) d’ajout de 1% à 18% en volume par rapport au volume total de la composition, de préférence de 1% à 10% en volume, de la base aromatique produite à l’étape b) dans la composition de carburéacteur comprenant une base paraffinique et une base naphténique.

De préférence, dans les procédés selon l’invention, les étapes a), b), c), d), et éventuellement e) lorsque présente, sont opérées dans des procédés distincts.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION Les termes « comprenant » et « comprend » tels qu’utilisés ici sont synonymes avec « incluant », « inclut » ou « contient », « contenant », et sont inclusifs ou sans bornes et n’excluent pas de caractéristiques additionnelles, d’éléments ou d’étapes de méthodes non spécifiés.

Les expressions % en poids et % en masse ont une signification équivalente et se réfèrent à la proportion de la masse d’un produit rapportée à 100g d’une composition le comprenant.

L’expression % en volume se réfère à la proportion du volume d’un produit rapportée à 100 L d’une composition le comprenant.

Par « composés naphténiques », on entend des cycloalcanes ou des polycycloalcanes en C8-C16, éventuellement substitués par un ou plusieurs groupements alkyles en C1 -C5.

Base paraffinique selon l’invention

On entend par base paraffinique un carburant synthétique paraffinique produit à partir de matière première d’origine non pétrolière compatible avec la spécification ASTM D7566:21 et contenant au moins 95% en masse de composés paraffiniques.

Ledit carburant synthétique paraffinique est avantageusement un kérosène paraffinique synthétique (SPK) renouvelable issu d’un hydrotraitement d’esters et d’acides gras (SPK-HEFA) ou issu d’un procédé Fischer Tropsch (SPK-FT) ou issu d’un procédé de transformation d’alcool en kérosène isoparaffinique (SPK-ATJ).

Le carburant synthétique paraffinique de la présente invention est ainsi un carburant renouvelable obtenu exclusivement à partir de composés d’origine non fossile.

Le carburant synthétique paraffinique renouvelable SPK-HEFA est compatible avec la spécification ASTM D7566:21 Annexe 2.

Le carburant synthétique paraffinique renouvelable SPK-HEFA peut être produit à partir d'huile(s) d'origine naturelle par un procédé d'hydrogénation et de désoxygénation d'esters d'acides gras et d'acides gras libres et du traitement ultérieur du produit comprenant l'hydrocraquage, ou l'hydroisomérisation, ou l'isomérisation, ou une combinaison de ces étapes, et peut inclure d'autres procédés de raffinage conventionnels. En d'autres termes, le carburant synthétique paraffinique renouvelable SPK-HEFA est produit à partir de l’hydrotraitement d'esters et d'acides gras d’une huile d’origine naturelle.

Une huile d'origine naturelle est définie comme une huile d'origine biomasse et ne contenant aucune huile minérale. Dans la description « huile(s) d'origine naturelle » désigne indifféremment les huiles, les graisses et leurs mélanges. La ou lesdites huiles d'origine naturelle peuvent contenir une ou plusieurs huiles choisies parmi les huiles végétales, les graisses animales, préférentiellement les huiles hautement saturées non comestibles, les huiles usagées, les sous-produits du raffinage d'huile(s) végétale(s) ou d'huile(s) animale(s) contenant les acides gras libres, les tallols et les huiles produites par des bactéries, des levures, des algues, des procaryotes ou des eucaryotes. Les huiles végétales appropriées sont par exemple l'huile de palme, l'huile de palmiste, l'huile de soja, l'huile de colza (colza ou canola), l'huile de tournesol, l'huile de lin, l'huile de son, l’huile de riz, l'huile de maïs, l'huile d'olive, l'huile de ricin, l’huile de sésame, l’huile de pin, l’huile d'arachide, l’huile de moutarde, l’huile de carinata, l’huile de chanvre, l’huile de noix de coco, l’huile de babasu, l’huile de coton, l’huile de linola, l’huile de jatropha. Les graisses animales comprennent le suif, le saindoux, la graisse (graisse jaune et brune), l'hu ile/la graisse de poisson, la matière grasse, les graisses de lait.

Les sous-produits du raffinage des huiles végétales ou animales sont des sous- produits contenant des acides gras libres qui sont éliminés des graisses et huiles brutes par neutralisation ou distillation sous vide ou à la vapeur. Un exemple typique est le PFAD (Palm Fatty Acid Distillate). Les huiles usagées comprennent les huiles de cuisson usagées (huiles alimentaires usagées) et les huiles récupérées à partir des eaux résiduelles, telles que les graisses/huiles de vidange, les huiles de gouttière, les huiles d'égout, par exemple des stations d'épuration des eaux, et les graisses usagées de l'industrie alimentaire. Les tall oil, y compris les tall oil bruts, les tall oil distillés (DTO) et les acides gras de tall oil (TOFA), de préférence le DTO et le TOFA, peuvent également être utilisés dans la présente invention. Le tall oil, ou autrement appelé tallol, est un sous-produit liquide du procédé Kraft de transformation du bois, permettant d'isoler d'une part la pâte de bois utile à l'industrie papetière. Le tall oil est essentiellement obtenu lorsque les conifères sont utilisés dans le procédé Kraft. Après traitement des copeaux de bois avec du sulfure de sodium en solution aqueuse, le tall oil isolé est alcalin. Ce dernier est ensuite acidifié avec de l'acide sulfurique pour produire du tall oil brut. La ou les huiles d'origine naturelle utilisées dans la présente invention comprennent également des huiles produites par des micro-organismes, soit des micro-organismes naturels soit des micro-organismes génétiquement modifiés, tels que des bactéries, des levures, des algues, des procaryotes ou des eucaryotes. En particulier de telles huiles peuvent être récupérées par des méthodes d'extraction mécanique ou chimique bien connues.

Le carburant synthétique paraffinique renouvelable SPK-FT est issu d’un procédé de Fischer-Tropsch et peut être produit à partir de biomasse solide. Il est compatible avec la spécification ASTM D7566:21 Annexe 1 . La conversion thermochimique de la biomasse (gazéification et synthèse Fisher-Tropsch), aussi appelée BtL (Biomass to Liquid), comprend les étapes suivantes : conditionnement de la biomasse (préparation, trituration, torréfaction), gazéification de la biomasse (obtention d’un gaz de synthèse), purification du gaz de synthèse, synthèse Fisher-Tropsch pour transformer le gaz en biocarburant de synthèse.

Quel que soit le procédé précité utilisé, le carburant synthétique paraffinique peut avoir été soumis à une étape d’isomérisation et/ou de distillation avant son incorporation dans la composition de l’invention, afin d’éliminer les paraffines linéaires les plus lourdes qui ne permettraient pas de respecter les propriétés à froid du jet, en particulier le point de disparition des cristaux qui doit être inférieur à -47°C pour le Jet A1 . Les composés les plus légers peuvent également être séparés par distillation, afin de respecter, notamment, les propriétés de volatilité et du point éclair du jet A1 . Quel que soit le procédé précité utilisé, le carburant synthétique paraffinique renouvelable peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- une teneur en paraffines supérieure à 90% en masse,

- une teneur en cycloparaffines inférieure à 10 % en masse,

- un point de congélation inférieur à -30°C, de préférence inférieur à -40°C, par exemple inférieur à -47°C,

- une densité à 15°C comprise entre 730 et 780kg/m ³ ,

- un intervalle de distillation de 145°C à 315°C,

- une teneur en isoparaffines de 70 % en masse ou plus.

Le carburant synthétique paraffinique renouvelable SPK-ATJ correspond entre autre à la spécification ASTM D7566:21 Annexe 5 mais peut également être produit à partir de tout alcool de 1 à 6 atomes de carbone. Le carburant renouvelable SPK-ATJ est obtenu par déshydratation d’alcools pour produire des oléfines, puis par oligomérisation des oléfines pour obtenir des molécules hydrocarbonées insaturées dans la plage de température d’ébullition du SAF. Ces molécules hydrocarbonées insaturées sont ensuite hydrogénées pour produire la base paraffinique.

Base naphténique selon l’invention

La base naphténique en C8-C16 est produite par hydrogénation d’une base aromatique en C8-C16, la base aromatique étant telle que définie ci-dessous.

L’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 hydrogène partiellement ou totalement les composés aromatiques.

L’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 peut être mise en œuvre sur la base aromatique seule ou en mélange avec d’autres composés, en particulier en présence de la base paraffinique selon l’invention. L’hydrogénation de la base aromatique en C8-C16 peut donc être mise en œuvre lorsque la base aromatique est mélangée avec la base paraffinique selon l’invention.

L’hydrogénation est par exemple réalisée dans un ou plusieurs réacteurs en lit fixe (descendant ou ascendant) et en phase mixte, la fraction à hydrogéner étant principalement en phase liquide.

L’hydrogénation est par exemple effectuée à une température comprise entre 50°C et 350°C, notamment entre 100°C et 300°C. Elle est réalisée sous une pression de préférence supérieure à 10 bara et notamment comprise entre 20 bara et 80 bara.

Un flux d’hydrogène est alimenté dans le ou chaque réacteur en mélange avec le courant de base aromatique à hydrogéner. Le rapport du débit volumique du flux d’hydrogène au débit volumique de base aromatique (sans compter le flux recyclé) à hydrogéner est compris avantageusement entre 50 NL/L et 3000NL/L, notamment entre 100 NL/L et 500 NL/L. L’hydrogène peut être ajouté au courant de base aromatique en plusieurs étages le long du lit catalytique. La vitesse spatiale horaire est comprise avantageusement entre 0.5 et 3 et notamment entre 1 et 2 h’ ¹ . L’excès d’hydrogène peut être recyclé dans la zone réactionnelle après séparation et compression.

La réaction est mise en œuvre en présence d’au moins un catalyseur comprenant un ou plusieurs métaux du groupe VIII (typiquement Pt, Pd, Ni) supporté sur un support tel que la silice, l’alumine ou tout mélange de ces deux composés ou du carbone. La réaction peut également être mise en œuvre en présence d’un catalyseur de type sulfure contenant un élément du groupe VIB (Cr, Mo, W) et un élément du groupe VI 11 B (Fe, Ru, Co, Os, Co, Rh, Ir, Pd, Ni, Pt) ou des mélanges de ces deux groupes de métaux.

L’étape d’hydrogénation est suivie de préférence d’une étape de séparation des composés légers, généralement réalisée par strippage ou distillation. Cette étape de séparation permet de produire une coupe hydrogénée de type C8-C16, conforme pour incorporation dans le carburant aviation.

Selon une variante, l’hydrogénation de la base aromatique est totale. Cela signifie que les composés aromatiques contenus dans la base aromatique sont hydrogénés à plus de 99%.

Selon une autre variante, l’hydrogénation de la base aromatique est partielle. De préférence, entre 10% et 99%, de préférence entre 10% et 90% en masse des composés aromatiques contenus dans la base aromatique à hydrogéner, de préférence entre 30% en masse et 80% en masse des composés aromatiques contenus dans la base aromatique à hydrogéner, sont hydrogénés en composés naphténiques. L’hydrogénation partielle peut être obtenue en choisissant les conditions opératoires pour n’hydrogéner qu’une fraction des composés aromatiques, ou bien en ne soumettant à l’étape d’hydrogénation qu’une fraction de la base aromatique, la fraction non hydrogénée est alors mélangée à la fraction totalement hydrogénée.

Selon cette variante, la base naphténique comprend un mélange de composés aromatiques et de composés naphténiques.

Selon cette variante, la base naphténique comprend de préférence au moins 60% en masse de composés naphténiques, de préférence de 70% à 95% en masse de composés naphténiques, préférentiellement de 75% à 95% en masse de composés naphténiques.

Selon cette variante, la base naphténique présente de préférence un ratio massique entre les composés naphténiques et les composés aromatiques supérieur ou égal à 1 , de préférence supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 5, de préférence compris entre 1 et 99, de préférence comprise entre 5 et 24, de préférence compris entre 5 et 10.

De préférence, la base naphténique présente un ratio massique entre la quantité massique de composés naphténiques en C9-C10 de la base naphténique et la quantité massique de composés naphténiques en C9-C14 de la base naphténique, supérieur ou égal à 0,10, de préférence supérieur ou égal à 0,40, de préférence supérieur ou égal à 0,50, de préférence supérieur ou égal à 0,6 de préférence compris entre 0,70 et 0,95.

De préférence, la base naphténique présente un ratio massique entre la quantité massique de composés naphténiques en C9-C12 de la base naphténique et la quantité massique de composés naphténiques en C9-C14 de la base naphténique, supérieur ou égal à 0,60, de préférence supérieur ou égal à 0,70, de préférence supérieur ou égal à 0,80, de préférence supérieur ou égal à 0,90, de préférence compris entre 0,80 et 0,999.

Base aromatique selon l’invention

La base aromatique en C8-C16 est utilisée pour préparer la base naphténique selon l’invention. Dans certains modes de réalisation, la base aromatique est en outre ajoutée en tant que telle dans la composition selon l’invention, afin d’ajuster la teneur en composés aromatiques de la composition aux spécifications requises.

La base aromatique en C8-C16 peut être produite selon les étapes suivantes : i) production d’un biocarburant en soumettant au moins un bioalcool en C1 - C6 issu d’au moins une charge renouvelable à un procédé de conversion d’alcool en carburant, ii) récupération par fractionnement de ladite base aromatique en C8-C16 issue dudit biocarburant obtenu à l’étape i).

Etape i) : production d’un biocarburant

La production du biocarburant selon l’étape i) peut être mise en oeuvre par conversion d’au moins un bioalcool en C1 -C6, dans un procédé catalytique. Le procédé catalytique peut être réalisé sur un lit d'aluminosilicate, de préférence de type zéolithe.

Le bioalcool en C1 -C6 contient majoritairement des alcools tels que le méthanol, l’éthanol, les propanols (n-propanol, i-propanol), les butanols (n-butanol, i-butanol), les pentanols (n-pentanols, i pentanol) et les hexanols. Le bioalcool en C1 -C6 contient de préférence plus de 80% en masse d’alcools en C1 à C6, de préférence plus de 90% en masse d’alcools en C1 à C6.

Le bioalcool en C1-C6 peut être :

- Du méthanol obtenu à partir de biomasse :

La biomasse peut notamment comprendre les combustibles ligneux provenant de forêts et de terres boisées naturelles (par exemple, la sciure de bois), les résidus agricoles (par exemple, les balles de riz, le fumier de paille), les cultures énergétiques qui sont cultivées exclusivement pour la production d'énergie (par exemple, le maïs et le palmier à huile), les déchets urbains (par exemple, les déchets de bois, riz, fumier de paille), les cultures énergétiques qui sont cultivées exclusivement pour la production d'énergie (par exemple, le maïs et le palmier à huile), les déchets urbains (par exemple, les déchets solides municipaux et les eaux usées) et le combustible de biomasse dérivé de déchets (par exemple, les granulés de bois). Le méthanol d’origine renouvelable peut notamment être obtenu par conversion d’un gaz synthétique riche en CO/H2, ce gaz synthétique étant issu de la biomasse. La biomasse peut par exemple être gazéifiée pour produire un gaz synthétique (ou « syngas » en anglais) riche en CO/H2, ce gaz synthétique étant ensuite converti en méthanol en présence d’un catalyseur. Un procédé de ce type est par exemple décrit dans le document WO2018134853A1. Un gaz synthétique convenant à une conversion ultérieure en méthanol peut encore être obtenu par oxydation partielle en présence de dioxygène d’un biogaz contenant du méthane et du CO2, ce biogaz résultant par exemple de la digestion anaérobie de biomasse en présence d’un ou plusieurs microorganismes. Un procédé de ce type est par exemple décrit dans le document W02019060988A1.

- Du méthanol obtenu à partir de dioxyde de carbone : Plusieurs voies de transformation existent. On peut citer par exemple la conversion catalytique de dioxyde de carbone en méthanol en présence d’hydrogène. Une autre voie consiste à convertir le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone par électroconversion ou par réaction du gaz à l’eau inverse en présence d’hydrogène. Le monoxyde de carbone est alors converti par conversion catalytique en méthanol, en présence d’hydrogène. L’hydrogène utilisé pour les différentes opérations décrites précédemment est obtenu notamment par reformage du méthane à la vapeur, par réaction du gaz à l’eau, ou est produit par électrolyse à partir d’énergies renouvelables tel que l’énergie solaire, le vent, la géothermie, les vagues ou les courants.

- Du bioéthanol produit à partir de la fermentation éthanolique par l’action fermentaire de micro-organismes, de levures et/ou de bactéries d’au moins une matière première d’origine végétale :

Le bioéthanol peut être avantageusement être obtenu par :

- fermentation anaérobie d’un substrat riche en sucres issu de biomasse, ou

- fermentation anaérobie d’un gaz comprenant du CO, lequel peut être issu de biomasse ou non.

Pour la fermentation anaérobie d’un substrat riche en sucres, les sucres sont composés des chaines de 6 ou 5 carbones, comme le glucose, le saccharose (dimère de glucose et de fructose), le xylose et l’arabinose.

Ce substrat peut par exemple comprendre, ou provenir directement des plantes agroalimentaires, de la canne à sucre, de la betterave sucrière, du sorgho sucrier, ou par dépolymérisation de l’amidon du maïs, du blé, de l’orge, du seigle, du sorgho, du triticale, de la pomme de terre, de la patate douce, du manioc, et/ou de la cellulose et de l’hémicellulose de la biomasse lignocellulosique.

Le substrat riche en sucres peut aussi être issu de biomasse lignocellullosique par un traitement comprenant (i) une étape de séparation de la lignine, de la cellulose et de l’hémicellulose contenus dans la biomasse lignocellullosique, suivie (ii) d’une étape de conversion de la cellulose et/ou de l’hémicellulose en sucres. L’obtention de ce type de substrat à partir de biomasse lignocellulosique est bien connue de l’homme du métier. Le substrat riche en sucres est ensuite soumis à la fermentation, par exemple en utilisant des microorganismes.

De l’éthanol peut également être produit par fermentation anaérobie d’un gaz comprenant du CO. Le substrat est alors un substrat gazeux (un gaz) contenant du CO. Ce substrat gazeux peut être un sous-produit d'un procédé industriel, comme la fabrication de produits en métal ferreux, notamment les aciéries, la fabrication de produits non ferreux, les procédés de raffinage du pétrole, la gazéification du charbon et/ou de la biomasse ou biochar, la production d'énergie électrique, la production de noir de carbone, la production d'ammoniac, la production de méthanol, la fabrication de coke, le craquage catalytique (en particulier lors de la régénération du catalyseur le monoxyde de carbone est produite) et le reformage du méthane.

Dans d'autres modes de réalisation, le substrat gazeux peut provenir de la gazéification de la biomasse, comme les sous-produits de la biomasse obtenus au cours de l'extraction et du traitement de produits alimentaires. Le processus de gazéification implique une combustion partielle de la biomasse dans un apport restreint d'air ou d'oxygène. Le gaz résultant comprend généralement principalement du CO et du H2, avec des volumes minimes de CO2, de méthane, d'éthylène et d'éthane. La teneur en CO du substrat gazeux est typiquement de 15% à 100% en volume, de 15% à 95% en volume, de 40% à 95% en volume, de 40% à 60% en volume, et de 45% à 55% en volume ou est dans tout intervalle défini par deux de ces limites.

Tout microorganisme capable de fermenter un substrat gazeux comprenant du CO pour produire de l'éthanol peuvent être utilisé.

- Du bioéthanol produit à partir à partir de la biomasse par conversion d’un gaz de synthèse riche en CO/H ₂ , ce gaz synthétique étant issu de la biomasse.

La biomasse peut par exemple être gazéifiée pour produire un gaz de synthèse (ou « syngas » en anglais) riche en CO/H ₂ , ce gaz synthétique étant ensuite converti en méthanol en présence d’un catalyseur. Un procédé de ce type est par exemple décrit dans le document WO2012003901 .

- Tout autre alcool comprenant de 3 à 6 atomes de carbone obtenu par exemple par :

- réaction catalytique d’hydrogène avec du dioxyde de carbone ou monoxyde de carbone ;

- réaction catalytique d’hydrogène avec des carbohydrates ;

- fermentation ABE, une fermentation bactérienne produisant un mélange d’éthanol, d’acétone et de butanol à partir d’hydrates de carbone tels que glucose ou amidon ;

- fermentation anaérobique de sucres issus de biomasse notamment pour obtenir du propanol (iso ou n), du butanol (iso ou n) ou de l’isoamyle alcool ;

- fermentation anaérobique d’un mélange contenant au moins du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l’hydrogène pour obtenir notamment du propanol (iso ou n), du butanol (iso ou n) ou de l’isoamyle alcool. Etape ii) : récupération de la base aromatique en C8-C16

Le biocarburant obtenu lors de l’étape i) est fractionné pour récupérer la fraction C8- C16 afin de satisfaire aux propriétés de volatilité des carburants aviation.

La base aromatique en C8-C16 selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- au moins 60 % en masse de composés aromatiques en C8-C16, notamment de composés monoaromatiques, lesdits composés aromatiques comprenant au moins 50% en masse, de préférence au moins 80% en masse, de benzène substitué par au moins m méthyle, m étant un entier de 1 à 3, et éventuellement n alkyle en C2-C5, n étant un entier de 1 à 3,

- de 8% en masse à 15% en masse de composés naphténiques,

- de 5% en masse à 15% en masse d’isoparaffines,

- moins de 5% en masse de n-paraffines.

On notera que lesdits composés aromatiques, présents en une teneur d’au moins 60% en masse, comprennent du benzène substitué par au moins m méthyle et éventuellement n alkyle en C2-C5. Ces composés aromatiques peuvent ainsi comprendre un mélange de molécules de benzène substitué par au moins m méthyles, m étant un entier allant de 1 à 3, et optionnellement des molécules de benzène substitué par au moins m méthyles, m étant un entier allant de 1 à 3, et/ou n alkyle en C2-C5, n étant un entier allant de 1 à 3.

En particulier, la production des bases paraffiniques et naphténiques selon l’invention peut être réalisée à partir de sources renouvelables différentes, et notamment par des procédés séparés.

Etape de mélange selon l’invention

De préférence, le procédé selon l’invention comprend une étape de mélange de la base paraffinique avec une autre base.

Selon un mode de réalisation, l’étape de mélange est effectuée après l’étape c) d’hydrogénation de la base aromatique, et correspond à une étape d) de mélange de 50 à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10% à 50% en volume de l’au moins une base naphténique produite à l’étape c).

De préférence selon ce mode de réalisation, le mélange de l’étape d) comprend le mélange de 50% à 85% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 15% à 50% en volume de l’au moins une base naphténique produite à l’étape c), de préférence, l’étape d) comprend le mélange de 55% à 80% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 20% à 45% en volume de l’au moins une base naphténique produite à l’étape c), préférentiellement, l’étape d) comprend le mélange de 55% à 75% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 25% à 45% en volume de l’au moins une base naphténique produite à l’étape c).

Selon un autre mode de réalisation, l’étape de mélange est effectuée entre l’étape b) et l’étape d’hydrogénation, et correspond à une étape de mélange de 50% à 90% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 10 à 50% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b) pour obtenir un mélange de bases paraffinique et aromatique.

De préférence selon ce mode de réalisation, l’étape de mélange comprend le mélange de 50% à 85% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 15% à 50% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b), de préférence, l’étape de mélange comprend le mélange de 55% à 80% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 20% à 45% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b), préférentiellement, l’étape de mélange comprend le mélange de 55% à 75% en volume de l’au moins une base paraffinique produite à l’étape a) avec 25% à 45% en volume de l’au moins une base aromatique produite à l’étape b).

Composition de carburéacteur selon l’invention

De préférence, la composition selon l’invention comprend de 50% à 85% en volume, de préférence de 55% à 80% en volume, préférentiellement de 55% à 75% en volume de l’au moins une base paraffinique.

De préférence, la composition selon l’invention comprend de 15% à 50% en volume, de préférence de 20% à 45% en volume, préférentiellement de 25% à 45% en volume de l’au moins une base naphténique.

De préférence, la composition selon l’invention comprend moins de 18% en volume, de préférence moins de 10% en volume, de préférence moins de 8% en volume, de préférence moins de 5% en volume, de préférence de 1 % à 18% en volume, de préférence de 1 à 10% en volume de l’au moins une base aromatique.

De préférence, la composition selon l’invention présente un ratio massique composés naphténiques/composés aromatiques supérieur ou égal à 1 , de préférence supérieur ou égal à 2, de préférence supérieur ou égal à 3, de préférence entre 3 et 5. De préférence, la composition selon l’invention comprend de 15% à 48% en masse de composés naphténiques, préférentiellement de 25% à 45% en masse de composés naphténiques.

De préférence, la composition selon l’invention comprend une quantité inférieure ou égale à 15% en volume de composés aromatiques, de préférence inférieure ou égale à 8% en volume, préférentiellement inférieure ou égale à 5% en volume, par rapport au volume total de la composition. De préférence, la composition selon l’invention comprend une quantité de composés aromatiques comprise entre 1 et 15% en volume, de préférence entre 1 et 8% en volume, par rapport au volume total de la composition.

La quantité de composés aromatiques compris dans la composition selon l’invention est définie en volume conformément aux spécifications de la norme ASTM D7566:21 .

Avantageusement, la composition de carburéacteur selon l'invention peut être conforme aux exigences Jet A ou Jet A1 telles que définies dans la norme ASTM D7566 :21 de juillet 2021 ou dans la DefStan 91 -091 Issue qui fait référence à la norme ASTM D7566:21.

Par exemple, la composition selon l’invention présente une densité comprise entre 755 kg/m ³ et 840 kg/m ³ , de préférence comprise entre 775 kg/m ³ et 840 kg/m ³ .

En particulier, les teneurs en base paraffinique, en base naphténique, et en base aromatique lorsque présente, dans la composition de carburéacteur selon l’invention peuvent être choisies de telle sorte que la composition de carburéacteur selon l’invention soit conforme à ces exigences.

Dans un mode de réalisation avantageux, l’au moins une base paraffinique et l’au moins une base naphténique sont issues de traitements séparés de charges renouvelables (de procédés distincts), notamment de charges renouvelables distinctes. Dans un mode de réalisation préféré, la composition de carburéacteur selon l’invention est constituée des bases paraffinique, naphténique, et aromatique lorsque présente, issues de charges renouvelables.

Selon un mode de réalisation, la composition de carburéacteur selon l’invention est exempte de composants d’origine pétrolière.

L’exemple ci-dessous illustre l’invention sans pour autant en limiter la portée.

EXEMPLES

Exemple 1

Deux compositions C1 et C2 selon l’invention sont préparées. C1 comprend 68% en volume d’HEFA conforme à la base paraffinique a) selon l’invention et 32% en volume de la base naphténique b).

C2 comprend 61% en volume d’HEFA conforme à la base paraffinique a) selon l’invention et 39% en volume de la base naphténique b).

La composition de la base naphténique b) est présentée dans le tableau 1 suivant, et a été déterminée par une méthode GC2D.

[Tableau 1 ] - Composition de la base naphténique b

Les compositions C1 et C2, ainsi que la base HEFA conforme à la base paraffinique a) et la base naphténique b) présentent les caractéristiques détaillées dans le tableau suivant (ces caractéristiques ont été déterminées selon les normes précisées dans chaque colonne) :

[Tableau 2]

L’ajout de la base naphténique b) à une base paraffinique a) permet donc d’obtenir des compositions présentant des propriétés améliorées. En particulier, l’ajout de de la base naphténique b) améliore de manière surprenante la viscosité à - 40°C de la base paraffinique, ainsi que sa lubrifiance (BOCLE). Ceci montre qu’il est possible de remplacer au moins une partie de la base aromatique, fréquemment utilisée en combinaison avec les bases paraffiniques, par une base naphténique, et ainsi réduire la formation de particules fines et la présence de trainées.

Exemple 2 - Composition comparative comprenant une base naphténique d’origine fossile

Une composition comparative C3* comprenant 61% en volume d’HEFA conforme à la base paraffinique a) selon l’invention (celle de l’exemple 1) et 39% en volume de la base naphténique fossile b’) a été préparée.

La composition de la base naphténique b’) a été déterminée par GC2D et est telle que décrite dans le tableau suivant

[Tableau 3] - Composition de la base naphténique b’)

La compositions comparative C3* ainsi que la base HEFA et la base naphténique b’) présentent les caractéristiques détaillées dans le tableau suivant (ces caractéristiques ont été déterminées selon les normes précisées dans chaque colonne) :

[Tableau 4]

La base naphténique b’) d’origine fossile comprend des composés ayant un nombre de carbone moyen plus élevé que la base naphténique b) selon l’invention utilisée dans l’exemple 1 . La composition C3* présente une viscosité trop élevée, et n’est pas conforme à la norme ASTM D7566.