Note publique d'information : Les procédés conventionnels de transformation thermique de la biomasse sont conçus
pour la production d’huiles ou de gaz riches en CO, CO2, H2 et hydrocarbures légers
à des fins énergétiques ou chimiques. Le pilote de pyrolyse rapide utilisé dans cette
étude comporte un réacteur cyclone, chauffé à ses parois, et capable de mettre en
oeuvre la pyroliquéfaction ou la pyrogazéification par le simple jeu des conditions
opératoires. Les produits de réaction (charbon, huiles et gaz) sont récupérés et analysés.
Les bilans de matière massiques et élémentaires (C, H, O) bouclent de façon très satisfaisante.
Les basses températures de paroi et faibles débits de gaz vecteur favorisent la pyroliquéfaction.
La production d’huiles augmente avec le débit de biomasse. La taille des particules
a une faible influence sur les sélectivités en gaz, liquides et charbon. Un modèle
de fonctionnement du cyclone est établi en tenant compte de l’hydrodynamique des phases
gaz et solide ainsi que des lois de transferts de chaleur paroi-gaz et paroi-solides
dans le cyclone. Ce modèle inclut également un schéma cinétique de pyrolyse rapide
intégré dans un modèle de décomposition de la particule, ainsi qu’un modèle de craquage
des vapeurs. Validé successivement sur la cellulose puis sur le bois, il permet de
prédire les variations des sélectivités en fonction des conditions opératoires. Le
modèle montre que les réactions de craquage se déroulent majoritairement dans une
mince couche limite proche des parois chaudes. On propose deux lois générales (pyrogazéification
et pyroliquéfaction) regroupant les différents paramètres opératoires contrôlant les
performances du réacteur
Note publique d'information : The usual processes of biomass thermal upgrading are designed for the production of
bio-oils or of gases rich in CO, CO2, H2 and light hydrocarbons for energy or chemical
productions. The laboratory-scaled set-up used in this study includes a cyclone reactor,
heated at its walls and able to carry out the fast pyroliquefaction or pyrogazeification
by simply changing the operating conditions. The reaction products (charcoal, liquids
and gases) are recovered and analyzed. The masses and elementary (C, H, O) balances
closures are very accurate. Pyroliquefaction conditions are favoured by low walls
temperatures and small carrier gas flowrates. The bio-oils fractions increase with
the biomass flowrate. The particles size has only a weak influence on gas, liquids
and charcoal selectivities. A model representing the cyclone behaviour is established
by taking into account the hydrodynamics of the gases and solids, and the wall-gas
and wall-solids heat transfer laws inside the cyclone. This general model includes
also a model of particle decomposition (scheme of fast pyrolysis in competition with
heat transfers) and a model of vapours cracking. Validated successively with cellulose
and then with wood, it allows to predict the variations of the selectivities according
to the operating conditions. The model shows that the cracking reactions occur mainly
inside a thin boundary layer close to the hot walls. Two laws (pyrogazeification and
pyroliquefaction) gathering the various operational parameters that control the performances
of the reactor are finally proposed
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Documentation
