Intégration d'un procédé de récupération du CO2 par membrane, dans le schéma d'une centrale thermique IGCC en vue de son stockage
Résumé
Combustion power plants are an important localized source of COz, and are therefore appropriate for considering its recovery, for subsequent injection in oil wells or other possible modes of disposai. The present study is in the context of an futegrated Coal Gasification Combined Cycle power plant (IGCC), producing after conversion a pressurized hot mixture containing COz and Hz as major components. It appears appropriate to recover a part of CO2 from this mixture, before hydrogen is burnt in the combustion chamber of a gas turbine. Severa! potential COz recovery techniques can be considered : absorption, adsorption, membrane and cryogenie processes. Although these technologies are basically feasible from a technical viewpoint, their efficiency, reliability, long-term performance and economies are still uncertain. Among_ these technologies, membrane processes seem attractive, because they are continuous, and less sensitive to operating parameters than other techniques. An experimental study has been performed on inorganic membranes, in order to evaluate membrane performances, the aim being to design the separation unit. Based on experimental results, the power plant with conversion unit, membrane unit, and CO2 liquefaction system has been modelled in order to evaluate the overall energy penalty
Les centrales thermiques constituent une des principales sources d'émissions de C02 dans l'atmosphère. Ce composé étant impliqué dans les mécanismes d'effet de serre, on envisage depuis peu de le récupérer, en vue d'un éventuel stockage comme par exemple l'injection dans d'anciens puits de pétrole. Le présent travail considère les centrales à Gazéification Intégrée et à Cycle Combiné (IGCC). Dans ce contexte, il est nécessaire de convertir le gaz de synthèse produit en un gaz contenant majoritairement C02 et H2. Un des premiers objectifs de ce travail consistera à évaluer la possibilité de séparer le C02 de cet effluent gazeux chaud et sous pression, pour brûler l'hydrogène dans la turbine à gaz. Plusieurs systèmes de séparation peuvent être envisagés : absorption, adsorption, membranes et technologies cryogéniques. Bien que ces procédés soient techniquement réalisables, leur efficacité, leur viabilité, leur performance à long terme et leurs coûts demeurent incertains. Parmi ces procédés, les techniques à membranes apparaissent, a priori, être une option intéressante. En effet, par rapport aux autres technologies, leur fonctionnement est continu, moins sensible aux paramètres opératoires et leur encombrement est moindre. Une étude expérimentale a donc été menée sur des matériaux membranaires inorganiques afin de déterminer les paramètres clés nécessaires au dimensionnement rationnel d'une unité membranaire. Sur la base des résultats expérimentaux et dans le cadre de l'intégration du procédé à membrane au sein de l'IGCC, la centrale munie de l'unité de conversion, du procédé de récupération, et de l'unité de liquéfaction a été modélisée. Les simulations qui en découlent ont permis d'évaluer finalement l'impact énergétique global de la récupération du CO2 sur le rendement de la centrale