Titre : Séparateur de sels de type à surface raclée par une plaque de raclage coulissante jusqu’à une zone de resolubilisation des sels précipités, Installation de gazéification de biomasse associée.

Domaine technique

La présente invention concerne de manière générale les séparateurs de sels et plus particulièrement ceux destinés à être mis en œuvre dans une installation de conversion thermochimique d’une charge de matière carbonée, notamment sous fluide supercritique, pour la production d'un mélange gazeux.

Par « charge de matière carbonée », on entend ici et dans le cadre de l’invention toute matière contenant une quantité de carbone, en particulier toute matière carbonée de résidus.

Il peut donc s'agir de biomasse, c'est-à-dire tout matériau inhomogène d'origine végétale contenant du carbone, tel que de la biomasse ligno-cellulosique, des résidus forestiers ou agricoles (paille), qui peut être quasi-sec ou imbibé d'eau comme les déchets ménagers ou de déchets résultants de l’assainissement des eaux comme les boues de station d’épuration.

Il peut aussi s'agir d'un combustible d'origine fossile, tel que le charbon.

Il peut aussi s'agir de déchets combustibles d'origine industrielle en particulier de l’industrie agroalimentaire, contenant du carbone, tel que des matières plastiques ou des pneumatiques usagés, des huiles usagées, les solvants organiques.

II peut aussi s'agir d'une combinaison de biomasse et de combustible d'origine fossile.

Par « fluide supercritique », on entend ici et dans le cadre de l’invention, le sens usuel, à savoir une pression et une température au-delà desquelles le fluide se trouve dans un état supercritique. Son comportement devient intermédiaire entre l'état liquide et l'état gazeux: sa masse volumique est celle d'un liquide, mais sa faible viscosité s'apparente à celle d'un gaz.

Ainsi, par « eau supercritique », il est entendu le sens usuel, c’est-à-dire de l'eau à des températures supérieures à 374°C sous une pression supérieure à 22,1 MPa.

Bien que décrite en référence à une application privilégiée de gazéification d’une charge de matière carbonée sous eau supercritique, un séparateur de sels selon l’invention peut être mis en œuvre dans de nombreuses applications, et tout particulièrement dans les domaines industriels de l'agroalimentaire, de la chimie, de l'énergie, dont le secteur pétrolier et le secteur des transports, . . .pour lesquelles une séparation de sels d’un mélange fluide aqueux est requis.

De manière générale, un séparateur de sels selon l’invention convient à la séparation de sels initialement présents dans des solutions aqueuses avec ou sans matière organique.

Plus spécifiquement, un séparateur de sels selon l’invention est avantageusement mis en œuvre dans une installation de conversion thermochimique de ressources carbonées humides, telle que la gazéification en eau supercritique.

Technique antérieure

Bon nombre de procédés existants permettent de convertir par voie thermochimique une charge carbonée en combustibles liquides (biocarburants, biochar), solides (granulés), et gazeux (biogaz, méthane, syngas, hydrogène).

Parmi ceux-ci, la gazéification de la biomasse et du charbon est connue depuis longtemps. De manière générale, on peut la définir comme une transformation thermochimique de la biomasse ou du charbon par l’action de la chaleur en présence d’agents gazéifiant. On cherche à générer, à l’issue de la gazéification, un mélange de gaz.

Ainsi, les procédés de gazéification de la biomasse ligno-cellulosique permettent de générer un gaz riche en méthane ou hydrogène.

La séparation et la récupération des constituants inorganiques présents dans le flux d'alimentation des réacteurs qui mettent en œuvre ces procédés thermochimiques sont cruciales, car ces constituants peuvent conduire au blocage de l'installation, à l'encrassement et à l'empoisonnement du catalyseur de gazéification. De plus, la récupération des sels offre la possibilité de produire un engrais en tant que sous-produit précieux.

De nombreux articles dans la littérature montrent que la séparation des sels dans un procédé de conversion thermochimique est d'une importance majeure pour l'efficacité réel du procédé global et pour la durée de vie de l’installation afférente. Néanmoins, l'inconvénient des séparateurs de sel connus jusqu'à présent est que la séparation du sel n'est toujours pas satisfaisante ou, bien que satisfaisante, nécessite des apports d’énergie thermique ou mécanique trop élevées ou que les sels soient associés à une part importante de matière organique. De plus, le colmatage et les dépôts sont un problème majeur dans de tels séparateurs de sel.

Plus particulièrement, divers articles scientifiques s’intéressent à la dynamique de la précipitation des sels en conditions d’hydrogénations supercritiques, qui permet de séparer des sels présents initialement d’une solution aqueuse contenant une matière organique.

La figure 1 reproduit un séparateur de sels tel que divulgué dans la publication [1], tel qu’il a été envisagé pour la gazéification de biomasse à l'eau supercritique. Ce séparateur 1 comprend en tant que dispositif d’injection de la biomasse, un tube cylindrique 10 avec un orifice d’injection 11 à travers lequel la biomasse est injectée, et un orifice de sortie 12 à travers lequel la biomasse est évacuée dans une chambre intérieure C délimitée par une enceinte 2 à double -paroi 20, 21 dont celle extérieure 21, isolante thermiquement, intègre des éléments de chauffe 22 qui chauffe ainsi la chambre C et le tube d’injection 10.

Lorsque la biomasse humide est introduite dans le tube 10, elle est portée progressivement à une température d’environ 450°C : la précipitation s’opère quasi-instantanément dès que la température atteinte entraine une diminution de la solubilité des sels, entrainant la séparation de la biomasse humide en diverses phases, notamment solides dans une zone de séparation S au sein de la chambre C.

Dans la configuration installée à la verticale du séparateur, le mélange biomasse/eau/sels et autres solides, cette zone de séparation S génère une séparation gravitaire en une saumure très chargée en sels et une solution appauvrie en sels. Une zone de resolubilisation R, immédiatement en-dessous de la zone de séparation S permet la resolubilisation des sels qui sont donc évacués par gravité sous forme de saumure par l’orifice de sortie 23 percé dans le fond 24 du séparateur, et ce sans mélange avec la partie des effluents qui remonte dans la chambre C pour être évacuée par l’orifice de sortie 25 vers un réacteur de gazéification, non représenté.

De tels séparateurs gravitaires sont aussi décrits dans les publications [2] et [3] : ils sont mis en oeuvre pour des fluides inorganiques et des dépôts de sels pour la gazéification hydro thermale. Pour une même application, il existe également des séparateurs cycloniques.

Globalement, un séparateur gravitaire fonctionne de manière satisfaisante lorsque les phases enjeu s’avèrent plus denses que le milieu porteur et selon une distribution de taille de grains permettant une séparation gravitaire et un comportement de type saumure, sels que l’on qualifie de type I dans ce cas.

Or, dans certains cas, les sels précipitent en particules si petites (micro ou nano-particules), qu’elles ne sédimentent pas.

Dans d’autres cas, la séparation gravitaire n’est pas aisée, comme le précise la publication [3]. Ainsi, le passage de la matière carbonée humide dans des conditions sous critiques à des conditions supercritiques peut s’accompagner de l’apparition de phases solides très collantes, sous la forme de sels que l’on qualifie de type II. Ces sels de type II peuvent s’accumuler sur les parois internes de la chambre intérieure du séparateur et le cas échéant colmater le tube d’injection 10 du séparateur comme montré à la figure 1.

Pour éviter une telle accumulation néfaste de sels II, on pourrait envisager d’appliquer des solutions connues, mises en œuvre dans les échangeurs de chaleur de type à surface raclée. De tels échangeurs sont notamment utilisés dans les procédés encrassant, c’est-à-dire lorsque les parois des échangeurs peuvent être le siège de phénomènes d'encrassement des parois impliquées dans les transferts thermiques, i.e. avec dépôt de matières indésirables.

A titre d'exemples, les racleurs utilisés peuvent être rotatifs, par exemple de type vis sans fin ou à pales, ou bien encore oscillants de type piston, par exemple avec des plateaux, annulaires ou non. L'actionnement du racleur, rotatif ou oscillant de type piston, est généralement opéré par un moteur électrique.

Des racleurs pour des échangeurs thermiques ont en particulier été envisagés pour des réacteurs d'oxydation supercritique, comme décrite dans les brevets US 5,100,560A, US6,054,057 A et US5, 461,648 A.

La demande de brevet US 2012/214977 décrit un racleur pour des applications d’ultrafiltration. Des racleurs spécifiques ont également été envisagés pour des fluides visqueux : https://www.hrsasia.co.in/heat-exchanger-specialists/scraped -surface-heat- exchanger/.

Dans le domaine des fluides organiques, d’autres solutions de désencrassement ont été déjà envisagées, parmi lesquelles on peut citer :

- la mise en vibration de pièces par pulsation de pression, comme décrit dans la demande US2008/0073063A1, - des traitements chimiques, comme celui de la demande de brevet CA 2119056.

Toutes ces solutions ne conviennent pas à la problématique d’accumulation de sels de type II sur les parois, qui en outre peut éventuellement se produire sur les racleurs eux-mêmes.

Il existe donc un besoin pour trouver une solution qui permette de mieux contrôler l’élimination de sels, en particulier de type II, présents dans une solution, notamment une solution destinée à subir un traitement thermochimique de conversion telle que de la biomasse humide destinée à être gazéifier.

Le but de l’invention est de répondre au moins en partie à ce besoin.

Exposé de l’invention

Pour ce faire, l’invention concerne un séparateur de sels pour séparer les sels d'une solution les contenant, le séparateur de sel comprenant :

- une enceinte délimitant une chambre intérieure, l’enceinte comprenant :

• un couvercle à travers lequel un orifice d’injection est percé, l’orifice d’injection étant destiné à injecter une solution contenant un ou des sels,

• au moins une paroi latérale ,

• un fond, le fond et/ou la paroi latérale étant percé(s) d’au moins un orifice de sortie par lequel la solution dénuée des sels précipités est destinée à être évacuée ;

- au moins un filtre à sels, logé et fixé dans la chambre intérieure, le filtre à sels étant adapté pour retenir en son sein les sels, une fois précipités dans la chambre intérieure, dont ceux sous la forme de micro et nanoparticules.

Le filtre à sels peut être fixé de manière permanente ou de manière amovible afin de le régénérer par dissolution des sels précipités.

Selon une configuration avantageuse, le séparateur de sels comprenant un tube logé dans la chambre intérieure et maintenu au couvercle, le tube comprenant l’orifice d’injection et un orifice de sortie par lequel la solution est destinée à être évacuée, le filtre à sels étant fixé à proximité de l’orifice de sortie.

Selon cette configuration, le fond est de préférence percé d’au moins un orifice de sortie par lequel les sels précipités sont destinés à être évacués sous la forme de saumure, la paroi latérale étant percée d’au moins l’orifice de sortie par lequel la solution dénuée des sels précipités est destinée à être évacuée, la chambre intérieure comprenant une zone de séparation entre solution dénuée des sels précipités et ces derniers.

Un fdtre à sels selon l’invention est à l’instar de l’enceinte et le cas échéant du tube, avantageusement réalisé dans une matière métallique adaptée aux conditions opératoires de température et de pression : elle peut être en Inconel®, en acier inoxydable ou autres.

Le séparateur de sels peut comprendre des moyens de chauffage pour chauffer au moins une partie de la hauteur de la paroi latérale et/ou au moins une partie de la hauteur de la paroi interne du tube à une température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels.

Pour les moyens de chauffage de l’enceinte et/ou du tube, on peut envisager plusieurs alternatives qui peuvent se cumuler l’une avec l’autre :

- des moyens de chauffage externe agencés autour de l’enceinte et/ou du tube pour chauffer sa partie de paroi interne à la température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels,

- des résistances chauffantes, sous la forme de cartouches, destinées à être alimentées par une source d’alimentation électrique externe et intégrées dans l’épaisseur de l’enceinte et/ou du tube pour chauffer sa partie de paroi interne à la température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels,

- un circuit de fluide caloporteur réalisé dans l’épaisseur de l’enceinte et/ou du tube pour chauffer sa partie de paroi interne à la température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels.

Selon une variante de réalisation avantageuse, le séparateur de sels comprend deux filtres à sels, logés et fixés de manière indépendante dans la chambre intérieure (C), en étant séparés par une cloison, un orifice d’entrée et un orifice de sortie de fluide de dissolution des sels débouchant sur chacun des deux filtres de sorte à permettre la régénération de l’un par dissolution de sels tout en permettant le fonctionnement en continu du séparateur et vice-et- versa.

L’invention a également pour objet une installation de gazéification de biomasse comprenant:

- un séparateur de sels tel que décrit précédemment ; - un réacteur de gazéification relié à l’enceinte du séparateur de sels pour être alimenté en biomasse dénuée de sels.

Selon un mode de réalisation avantageux, l’enceinte ou le cas échéant le tube du séparateur de sels intègre dans son épaisseur une partie du circuit de récupération des effluents obtenus en sortie de réacteur, en tant que circuit de fluide caloporteur pour chauffer sa partie de paroi interne à la température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels.

Selon un autre mode de réalisation avantageux, la température de la biomasse à l’orifice d’injection est inférieure de l’ordre de 20°C de la température de précipitation des sels, la température de la biomasse à l’orifice de sortie du séparateur de sels étant supérieure de l’ordre de 20°C de la température de précipitation des sels.

Avantageusement, la température de fonctionnement du réacteur est d'environ 600°C et la pression de fonctionnement du réacteur est d'environ 300 bars.

Ainsi, l’invention consiste essentiellement à réaliser un séparateur de sels contenus dans une solution, de préférence à convertir thermochimiquement, qui est portée dans des conditions supercritiques, avec au moins un filtre à sels qui peut retenir en son sein des sels initialement contenus dans la solution et qui sont précipités, y compris ceux sous la forme de micro ou nanoparticules.

Le fonctionnement du séparateur de sels, permet le cas échéant de réchauffer la solution à convertir jusqu’à une température garantissant la précipitation des sels et leur retenue au sein de filtres adaptés puis de séparer la solution à convertir en un flux appauvri en sels qui est évacué du séparateur pour être dirigé vers un réacteur de conversion, notamment un réacteur de gazéification, et le cas échéant en un flux chargé en sels à extraire sous la forme d’une saumure.

D’autre avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée, faite à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures suivantes.

Brève description des dessins

[Fig 1] la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un séparateur de sels selon l’état de l’art. [Fig 2] la figure 2 est une vue en perspective d’un séparateur de sels intégrant un filtre à sels précipités selon un mode de réalisation de l’invention.

[Fig 3] la figure 3 est une vue en perspective d’un séparateur de sels intégrant un filtre à sels précipités selon un autre mode de réalisation de l’invention.

[Fig 4] la figure 4 est une vue en perspective d’un séparateur de sels intégrant deux filtres à sels indépendants selon un autre mode de réalisation de l’invention.

[Fig 5A] [Fig 5B] [Fig 5C] [Fig 5D] les figures 5A, 5B, 5C, D illustrent en vue de dessus le fonctionnement en continu d’un séparateur de sels selon la figure 4.

[Fig 6] la figure 6 est une vue synoptique d’une installation de gazéification de biomasse humide intégrant un séparateur de sels intégrant un filtre à sels précipités selon l’invention.

Description détaillée

Par souci de clarté, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références numériques selon l’état de l’art et selon l’invention.

On précise que dans l’ensemble de la demande, les termes « entrée », « sortie », « amont », «aval » sont à comprendre en relation avec le sens de la circulation du fluide considéré au sein d’un séparateur de sels et d’une installation de gazéification selon l’invention.

La figure 1 relative à un séparateur de sels selon l’état de l’art a déjà été commentée en préambule. Elle ne le sera donc pas ci-après.

En figure 2, on a représenté un séparateur de sels 1 selon un mode de réalisation de l’invention. Dans l’exemple illustré, le séparateur de sels 1 est de forme axisymétrique de révolution. Dans sa configuration installée, il s’étend à la verticale.

Ce séparateur 1 comprend tout d’abord un tube 10, typiquement en métal.

Le tube 10, de forme cylindrique dans l’exemple illustré, comprend un orifice d’injection 11 à travers laquelle la biomasse humide contenant des sels est injectée, et un orifice de sortie 12 par lequel elle est évacuée.

Le séparateur 1 comprend également une enceinte 2 autour du tube 10. Cette enceinte 2 délimite une chambre intérieure C dont une zone S de séparation des sels précipités dans laquelle débouche l’orifice de sortie 12 du tube 10.

Le couvercle 26 de l’enceinte est percé de l’orifice d’injection 11. L’enceinte 2 est à double-paroi métallique 20, 21, qui est percée d’un ou plusieurs orifices de sortie 25 par lequel(lesquels) la biomasse sans les sels précipités est destinée à être évacuée.

Le fond 24 de l’enceinte est quant à lui percé d’un orifice de sortie 23 par lequel les sels précipités sont destinés à être évacués sous la forme de saumure.

Une plaque de raclage 13 est montée coulissante dans le tube 10 et dans la chambre intérieure C de l’enceinte selon une course qui génère des frottements de raclage directement avec la paroi interne du tube 10 et/ou avec tout dépôt de matière solide dont les sels précipités, susceptible de se former dessus..

La plaque de raclage 13 est percée d’un ou plusieurs orifices pour laisser passer la solution.

De préférence, le fonctionnement du séparateur est prévu pour que la course de la plaque de raclage 13 effectue des mouvements de va-et-vient au moins sur toute la paroi interne du tube 10 pour y racler tout dépôt de matière solide dont les sels précipités.

Plus précisément, dans l’exemple de la figure 2, la plaque de raclage peut prendre, en dehors de la partie de la paroi interne chauffée du tube 10, une première position extrême PI à proximité de l’orifice d’injection 11 et une deuxième position extrême P2 à proximité de l’orifice de sortie 23 par lequel les sels précipités sont destinés à être évacués sous la forme de saumure.

Sur la figure 2, est illustrée une variante avantageuse de moyens mécaniques coulissement de la plaque de raclage 13. Une vis 14 est agencée axialement à l’intérieur du tube 10 et la plaque de raclage 13 est vissée sur cette vis afin de constituer une vis sans-fin. Pour transformer la rotation de la vis 14 en translation de la plaque de raclage 13, cette dernière est guidée en translation par deux rails de guidage 16 qui s’étendent parallèlement l’un à l’autre et sont maintenus sur la hauteur du tube 10 dans des encoches prévues à cet effet dans le fond 24 de l’enceinte.

Sur la figure 2, est également illustrée une variante avantageuse de moyens mécaniques de mise en rotation de la vis 14 : son extrémité en dehors de l’enceinte 2 est constituée par une turbine hydraulique de type Pelton ou Francis 15 qui sous l’action d’un fluide pressurisé F engendre la rotation de la vis 14. On pourra se reporter à la demande EP3839405 pour plus de détails. Dans l’exemple de la figure 2, le tube 10 n’est pas chauffé et la biomasse humide 15 est introduite à une température de précipitation des sels, ce qui signifie que les sels présents dans la biomasse humide peuvent précipiter dès leur injection dans le tube 10.

Parmi ces sels précipités, certains précipités sont sous la forme de micro et/ou nano particules. Or, de telles nanoparticules empêchent de réaliser une séparation purement gravitaire.

Aussi, selon l’invention, un filtre à sels 17 est logé et fixé en bout de tube 10, à proximité de l’orifice de sortie 12. Ce filtre 17 est adapté pour retenir en son sein les sels précipités dont ceux sous la forme de micro et nanoparticules. Un tel filtre 17 est réalisé en un alliage métallique adapté aux contraintes de températures de la biomasse à convertir. Il peut s’agir d’un acier inoxydable ou d’Inconel®. Il peut être réalisé par des techniques de fabrication additives ou par brasage ou autres.. La surface développée d’un filtre 17 est très grande et peut être obtenue par des ailettes, inserts, rainures, ou topologies 3D résultant de techniques de fabrication additive...

Ainsi, les sels précipités collectés sont retenus au sein d’un filtre 17 lors du passage de la biomasse humide à une température supérieure à la température de précipitation des sels.

Une fois, sorti du filtre 17, la biomasse à convertir se retrouve alors dans la zone de séparation gravitaire S; les saumures sont évacuées par l’orifice de sortie 23, la biomasse sans sel par l’orifice de sortie 25.

Pour régénérer le filtre 17, le fonctionnement du séparateur 1 est arrêté et on procède à son nettoyage avec l’injection par l’orifice d’injection 11 d’un fluide permettant la dissolution des sels précipités. A titre d’exemple, le fluide peut être de l’eau à température sous critique adaptée, par exemple 300°C ou un mélange d’eau et de solutions acides permettant une cinétique de dissolution rapide.

La figure 3 illustre un autre mode de réalisation d’un séparateur de sels 1 intégrant un filtre à sels 17 selon l’invention.

Ici, l’enceinte 2 n’intègre ni tube 10, ni plaque de raclage 13. Le filtre à sels 17 est ici logé et fixé de manière amovible à l’intérieur de la chambre intérieure délimitée par l’enceinte.

Des résistances chauffantes 17, sous la forme de cartouches, destinées à être alimentées par une source d’alimentation électrique externe sont avantageusement intégrées dans l’épaisseur de la double-paroi métallique 20, 21 de l’enceinte 2 pour chauffer sa paroi interne à une température supérieure ou égale à la température de précipitation des sels. Il peut s’agir de cartouches cylindriques de faible diamètre, typiquement égal à 3,15mm comme celles commercialisées par la société Omega : https://www.omega.fr/subsection/cartouches- chauff antes .html.

Ainsi, dans ce mode de réalisation de la figure 3, la biomasse humide est injectée à une température inférieure à la température de précipitation des sels, et la paroi interne 20 de l’enceinte 2 est chauffée par les résistantes 17 à une température supérieur à ladite température de précipitation.

Ici, la biomasse sans sels, retenus dans le fdtre 17, sont évacués par l’orifice de sortie qui est percée dans le fond 24 de l’enceinte 2.

Pour régénérer le filtre 17, le fonctionnement du séparateur 1 est arrêté et on procède au démontage du filtre 17 pour procéder à son nettoyage en dehors de l’enceinte 2, au moyen d’un fluide permettant la dissolution des sels précipités.

En cas de filtre 17 jugé trop usé ou pour ne pas arrêter trop longtemps le fonctionnement du séparateurs de sels 1, un autre filtres 17 déjà régénéré peut être mis en place rapidement.

Le fonctionnement des séparateurs de sels selon les modes de réalisation illustrés aux figures 2 et 3 impliquent donc des phases de maintenance, c’est-à-dire d’arrêt du fonctionnement du séparateur avec un nettoyage du filtre 17, in-situ du séparateur ou en dehors de celui-ci, par balayage par exemple par un liquide (eau et/ou acides) accélérant la dissolution des sels précipités retenus au sein du filtre 17.

Or, il peut être souhaitable, dans des applications de fonctionnement en continu, de ne pas avoir à stopper le fonctionnement du séparateur.

La figure 4 illustre un séparateur de sels 1 qui peut fonctionner en continu. Le séparateur 1 intègre au sein de son enceinte 2, deux filtres à sels 17 indépendants l’un de l’autre, logés dans deux circuits de fluide parallèles, séparés au moyen d’une cloison de séparation 27. Le montage des filtres 17 indépendants peut permettre un fonctionnement alternatif de l’un des filtres 17 tandis que l’autre est nettoyé. Pour ce faire, deux circuits indépendants de fluide de dissolution des sels D sont prévus chacun avec un orifice d’entrée 28 sur un côté du filtre 17 et un orifice de sortie 29 du côté opposé. En outre, dans cet exemple illustré, en amont des filtres à sels 17 indépendants, deux rotors 19 sous la forme de rouleaux à denture hélicoïdale sont montés en engrènement l’un avec l’autre dans l’enceinte dont la paroi interne est de forme délimitée par deux demi-cylindres reliés entre eux par un parallélépipède droit. La rotation de ces rotors 19 en engrènement dans l’enceinte 2 génère des espaces de volumes variables qui poussent la biomasse humide depuis l’orifice d’injection 11 vers l’orifice de sortie 12 immédiatement en amont des filtres à sels 17, tout en générant des frottements de raclage des rotors directement avec la paroi interne de l’enceinte 2 et/ou avec tout dépôt de matière solide dont les sels précipités, susceptible de se former.

Le fonctionnement alternatif de ce séparateur de sels 1 à double filtres 17 est maintenant expliqué en référence aux figures 5A à 5D, le séparateur 1 étant agencé à l’horizontal. On précise que les légendes sur ces figures sont les mêmes que celles de la figure 4, les rectangles noirs symbolisant l’obturation des orifices.

Pour regénérer un des deux filtres à sels 17, on ferme les orifices de sortie 23, 25 du circuit fluidique, situé du côté de la cloison de séparation 29, et on procède à son nettoyage en injectant un fluide de dissolution des sels dans l’orifice 28 qui est évacué par l’orifice de sortie 29. En parallèle, sur les orifices de sortie 23, 25 de l’autre circuit sont ouverts et les orifices du fluide de dissolution D sont fermés (figure 5A).

Une fois ce filtre à sels régénéré 17, le séparateur peut fonctionner avec ces deux flux en parallèle, seuls les orifices 28, 29 du fluide de dissolution étant obturés (figure 5B).

On procède alors à la régénération de l’autre des deux filtres à sels 17, à l’instar de ce qui a été fait pour la première régénération mais en inversant les ouvertures/fermetures d’orifices (figure 5C).

Une fois cet autre ce filtre à sels régénéré 17, le séparateur peut à nouveau fonctionner avec ces deux flux en parallèle, seuls les orifices 28, 29 du fluide de dissolution étant obturés (figure 5D).

Bien entendu, lorsqu’ aucun des deux filtres 17 n’est à nettoyer le séparateur 1 peut fonctionner avec les deux filtres 17 en parallèle et donc des évacuations simultanées d’effluents de biomasse par les deux orifices de sortie 25, ainsi que des saumures par les orifices de sortie 23. La figure 6 illustre une installation 3 de gazéification de biomasse humide qui intègre un séparateur de sels 1 selon l’invention avec des moyens de chauffage intégrés dans la paroi du tube 10.

Sur cette figure 6, les différents symboles relatifs aux températures sont les suivants :

T- : température de précipitation des sels, typiquement aux environs de 450°C, diminuée de 20°C,

T+: température de précipitation des sels, typiquement aux environs de 450°C, augmentée de 20°C,

Tg : température de gazéification de la biomasse, typiquement aux environs de 600°C.

Cette installation 3 comprend d’amont en aval dans le sens de la circulation de biomasse à gazéifier :

- un échangeur de chaleur 4, qui peut être standard dans la gestion de fluide visqueux non collant et optimisé pour la récupération de chaleur entre la température ambiante et au maximum la température T-.

- un séparateur de sels 1, relié en aval à l’échangeur de chaleur 4, qui permet de passer de T- à T+ et d’évacuer les effluents de biomasse sans sels tout en séparant les sels sous forme de saumure,

- un séparateur haute pression 5, relié en aval au séparateur 1, pour séparer les sels précipités sous forme solide de l’eau de saumure,

- un réacteur de gazéification 6, relié en aval au séparateur de sels 1 pour gazéifier la biomasse sans sels à la température Tg.

Le réacteur de gazéification 6 est typiquement un réacteur à tube-calandre et fonctionne à 600°C sous pression de 300 bar.

Sur cette figure -, les tracés pleins symbolisent les flux de matière avant la gazéification, respectivement à une température froide (ambiante) à l’entrée de l’échangeur 4, à une température proche de T-/T+ à la sortie de l’échangeur 4, puis à la température requise de gazéification Tg dès la sortie du séparateur 1.

Les tracés pointillés représentent quant à eux les flux matière post-gazéification qui sortent à la température Tg du réacteur, passent dans un circuit de chauffe au sein de l’enveloppe 2 à cette température Tg, afin de chauffer la biomasse qui entre dans le séparateur 1, puis passent en retour dans l’échangeur de chaleur 4 pour être refroidis.

Comme précisé sur cette figure 6, une fois refroidis, les effluents convertis par la gazéification (syngas) sont évacués de l’installation 3 vers un procédé de stockage ou d’exploitation directe.

D’autres variantes et améliorations peuvent être envisagées sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Si dans l’exemple illustré de la figure 2, le tube n’est pas chauffé et la biomasse humide est déjà introduite dans le séparateur de sels à une température au-delà de celle de précipitation des sels, on peut aussi envisager un chauffage du tube, à l’instar de l’exemple de la figure 3.

Si dans l’exemple de la figure 4, le séparateur de sels comprend deux filtres à sels indépendants l’un de l’autre, on peut envisager un nombre supérieur de filtres avec des circuits fluidiques de biomasse en parallèle les uns des autres.

Liste des références citées:

[1]: “A novel salt separator for the supercritical water gasification of biomass" . J Reimer, G. Peng, S. Viereck, E. De Boni, J. Breinl, F. Vogel, J. of Supercritical Fluids 117 (2016) 113-121.

[2]: “Continuous salt precipitation and separation from supercritical water. Part 1: Type 1 salts". Martin Schubert, Johann W. Regler, Frederic Vogel, J. of Supercritical Fluids 52 (2010) 99-112.

[3]: “Continuous salt precipitation and separation from supercritical water. Part 2. Type 2 salts and mixtures of two salts". Martin Schubert, Johann W. Regler, Frederic Voge, J. of Supercritical Fluids 52 (2010) 113-124.