Article

1 - PROPRIÉTÉS DES CHARBONS ET PRINCIPALES RÉACTIONS CHIMIQUES

2 - DÉFIS TECHNOLOGIQUES

3 - DESCRIPTION DES PROCÉDÉS INDUSTRIELS MODERNES

4 - APPLICATIONS

  • 4.1 - IGCC + CCS
  • 4.2 - CTL Coal to liquids – voie indirecte
  • 4.3 - CTC Coal to Chemicals (méthanol, DME, et autres produits chimiques)
  • 4.4 - Production d'hydrogène

Article de référence | Réf : J5200 v1

Gazéification du charbon

Auteur(s) : Nicolas BOUDET, Pierre MARION, Magalie ROY-AUBERGER

Relu et validé le 01 févr. 2016

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RÉSUMÉ

La gazéification du charbon présente un intérêt non négligeable dans le contexte économique actuel, puisqu’elle permet de fournir une grande variété de produits : électricité, produits chimiques, substituant au gaz naturel, carburants pour le transport. La production électrique est devenue un marché porteur pour la gazéification, d’autant plus qu’elle joue en faveur d’une meilleure acceptabilité environnementale du charbon. La production d'intermédiaires chimiques, comme le méthanol, le diméthyléther, ammoniac, oléfines est également en plein essor aux USA et principalement en Chine. De même, et dans les mêmes pays, la production de carburants synthétiques, par l’intermédiaire de la liquéfaction indirecte du charbon, présente un regain d'intérêt certain. Par contre, la gazéification de charbon comme substitut au gaz naturel reste limitée à ce jour.

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ABSTRACT

Coal gasification is of significant interest in the current economic context as it allows for the supply of a great variety of products: electricity, chemical products, substitutes for natural gas and fuel for transportation. The electric production has become a developing market for gasification, all the more so as it leads to improving the environmental acceptability of coal. The production of chemical intermediates such as methanol, dimethylether, ammonia and olefins is booming in the USA and particularly in China. Likewise, in the same countries, the production of synthetic fuels through indirect coal liquefaction attracts renewed interest. Reversely, coal gasification as a substitute to natural gas remains limited to date.

Auteur(s)

  • Nicolas BOUDET : Ingénieur procédés - Institut français du pétrole IFP

  • Pierre MARION : Expert technico-économique - Institut français du pétrole IFP

  • Magalie ROY-AUBERGER : Docteur Ingénieur, chargée de Veille - Institut français du pétrole IFP

INTRODUCTION

Le terme de gazéification couvre la conversion de toute matière carbonée en un produit gazeux ayant un pouvoir calorifique utilisable (essentiellement CO, H2 , CH4). La gazéification du charbon comprend une étape initiale de pyrolyse suivie d'une oxydation partielle produisant un gaz de synthèse (ou « syngas ») comprenant principalement du CO et de l'hydrogène en teneurs variables. L'oxydant peut être l'oxygène, l'air ou la vapeur d'eau. Cette technologie a connu un fort développement au cours des années 1945-1955, avant l'utilisation du gaz naturel, puis les développements ont fluctué en fonction des prix et des disponibilités du pétrole et du gaz (voir aperçu historique). La gazéification du charbon permet de fournir une grande variété de produits : électricité, produits chimiques, substituant au gaz naturel (SNG), carburants pour le transport, et présente un intérêt non négligeable dans le contexte économique actuel (figure 1).

La production électrique est devenue un marché porteur pour la gazéification qui est perçue comme un moyen d'augmenter l'acceptabilité environnementale du charbon. L'idée d'utiliser le gaz de synthèse dans les turbines n'est pas nouvelle. Dès 1950, les problèmes techniques tels que l'augmentation de la température dans les turbines ont été étudiés ; des prototypes ont été construits aux USA et en Europe, et depuis une dizaine d'années des unités commerciales sont en fonctionnement. Un intérêt majeur pour l'IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) est apparu en 2003 et s'est concrétisé par le rachat aux USA de la technologie Texaco par GE Energy et en Europe celui de Future Energy par Siemens.

La production d'intermédiaires chimiques de base CTC (Coal to Chemicals) est également une voie en plein essor (méthanol, diméthyléther DME, ammoniac, oléfines). Les développements se font aux USA et principalement en Chine.

La gazéification de charbon comme substitut au gaz naturel reste limitée (Unité de Dakota – Beula), mais de nombreux projets sont à l'étude vue l'augmentation du prix du gaz naturel.

Enfin la liquéfaction indirecte du charbon CTL (Coal To Liquids) pour la production de carburants synthétiques, via la gazéification du charbon puis la synthèse Fischer Tropsch présente un regain d'intérêt au-delà de l'Afrique du Sud, en Chine mais aussi aux États-Unis, même si le bilan économique (et environnemental) de cette filière est nettement moins favorable que celui du GTL (Gas to Liquid). Ce dernier point de la liquéfaction indirecte du charbon sera traité en détails dans un autre dossier.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-j5200


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LOISON (R.) -   Gazéification du charbon.  -  [J 5 410] Archives Opérations unitaires Génie de la réaction chimique (1986).

  • (2) - HUYGHE (R.), MARION (P.), ROY-AUBERGER (M.) -   Liquéfaction du charbon  -  [J 5 210] Opérations unitaires Génie de la réaction chimique 2010.

1 Sources bibliographiques

HIGMAN (C.) - VAN DER BURGT (M.) - Gasification. - Elsevier.

RUDOLF (P.) - Lurgi Coal Gasification (moving bed gasifier). - MEYERS (R.A.) (ed.), Handbook of Synfuels Technology, MacGraw-Hill, New York (1984).

SUPP (E.) - How to Produce Methanol from Coal. - Berlin Springer (1990).

* - Perry's Chemical Engineers'Handbook.

Gasification. - SFA Pacific, Inc.

HAUT DE PAGE

2 Sites Internet

Gazeification Technology Council https://globalsyngas.org/

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3 Normes et standards

ASTM D 3175 (2007), Standard Test Method for Volatile Matter in the Analysis Sample of Coal and Coke

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4 Annuaire

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