Refuse-Derived Fuel pyrolysis and steam-gasification in a fluidized bed reactor between 700 and 850°C for the production of hydrogen-rich syngas

Les procédés de gazéification sont essentiellement développés pour la conversion thermochimique de la biomasse lignocellulosique. Le bois, bien que reconnu comme renouvelable, est une ressource fortement soumise aux compétitions d’usage. Ainsi, les tensions qui apparaissent sur le marché du bois incitent les acteurs de la filière à diversifier très largement leurs approvisionnements vers des ressources plus atypiques telles que les résidus ligneux de tous genres, ou des déchets avec peu ou pas de débouché les CSR (Combustibles Solides de Récupération). Cette étude est divisée en trois grands volets. Une étude paramétrique portant sur la pyrolyse et la vapogazéification des résidus solides dans un pilote de pyrogazéification en lit fluidisé entre 700 et 850°C. Les intrants utilisés sont le bois de pin, deux lots de CSR issus du tri des ordures ménagères et un lot de CSR issu de bois B. Cette étude a permis de mettre en évidence l’effet des conditions opératoires (température, rapport massique H2O/intrant) ainsi que de la nature de l’intrant sur la composition et le rendement du syngas issu de l’étape de pyrolyse d’une part et de la vapogazéification d’autre part. Le deuxième volet consiste en une étude cinétique consacrée à l’effet de la température et de la nature de l’atmosphère gazeuse du réacteur (inerte, réductrice et oxydante) sur les interactions chimiques entre un goudron modèle (toluène) et les particules d’olivine calcinée dans un mini-réacteur à lit fluidisé. Les résultats ont montré que ces interactions en modifiant les spéciations des oxydes de fer présents dans l’olivine ont des effets significatifs sur l’activation catalytique de l’olivine. Par ailleurs, les informations tirées de cette étude ont permis de mieux comprendre et analyser l’évolution des propriétés du syngas issu de la pyrogazéification en régime transitoire. Enfin, une étude théorique de la modélisation et de la simulation du réacteur de gazéification en lit fluidisé intégrant les réactions de pyrolyse, de vapogazéification du char, de Water-Gas Shift et de reformage des goudrons. La confrontation entre les prédictions du modèle et les résultats expérimentaux ont permis de mieux comprendre l’effet des paramètres opératoires sur l’avancement de différentes réactions.Gasification processes are mainly developed for the thermochemical conversion of lignocellulosic biomass. Although wood is recognised as a renewable resource, it is highly subject to competition for use. Thus, the tensions that are appearing on the wood market are encouraging the players in the sector to diversify their supplies to a large extent towards more atypical resources such as wood residues of all kinds, or waste with little or no outlet - solid recovery fuels (SRFs). This study is divided into three main parts. A parametric study on the pyrolysis and steam gasification of solid residues in a fluidised bed pyrogasification pilot at 700 to 850°C. The inputs used were pine wood, two batches of RSC from sorted household waste and one batch of RSC from B wood. This study made it possible to highlight the effect of the operating conditions (temperature, H2O/input mass ratio) as well as the nature of the input on the composition and yield of the syngas resulting from the pyrolysis stage on the one hand and the steam gasification stage on the other. The second part consists of a kinetic study devoted to the effect of temperature and the nature of the gaseous atmosphere of the reactor (inert, reducing and oxidising) on the chemical interactions between a model tar (toluene) and calcined olivine particles in a mini fluidised bed reactor. The results showed that these interactions, by modifying the speciations of the iron oxides present in the olivine, have significant effects on the catalytic activation of the olivine. In addition, the information obtained from this study has allowed a better understanding and analysis of the evolution of the properties of syngas from pyrogasification in the transient regime. Finally, a theoretical study of the modelling and simulation of the fluidised bed gasification reactor integrating the pyrolysis, char vaporisation, water-gas shift and tar reforming reactions. The comparison between the model predictions and the experimental results allowed a better understanding of the effect of the operating parameters on the progress of the different reactions