Traitement fractionné des hydrocarbures pour l'industrie et la production d'électricité

Description du projet

Le projet de traitement fractionné des hydrocarbures pour l'industrie et la production d'électricité (Split Hydrocarbon Processing for Industry and Power Generation ou SHCP) a pour but d'étudier un ensemble de procédés industriels qui pourraient utiliser à la fois l'hydrogène et le carbone produits par la décomposition des combustibles hydrocarbonés, tels que le processus de pyrolyse du gaz naturel. De cette manière, le potentiel énergétique du combustible peut être maximisé tout en minimisant les émissions par le biais du captage et du stockage du carbone (CSC).

Grâce à cette méthode, le SHCP peut devenir une technologie habilitante pour une future économie de l'hydrogène en transformant les grands procédés thermiques industriels en procédés de coproduction d'hydrogène. Un exemple de processus simplifié est présenté à la figure 1. L'hydrogène produit peut être utilisé comme charge d'alimentation, comme combustible propre (sans nécessiter de CSC) ou vendu sur le marché, tandis que le carbone solide peut être traité comme charge d'alimentation ou comme combustible avec CSC, ce qui permet de réduire le coût de la production d'hydrogène et du CSC.

Figure 1: Concept de (a) processus industriel et (b) processus de production d'électricité utilisant le traitement d'hydrocarbures fractionnés pour la production d'hydrogène et le captage de CO₂.

Dans ce projet, nous examinons les processus à forte intensité énergétique où le SHCP peut être utilisé, en particulier les secteurs difficiles à réduire, ou les processus les plus difficiles à décarboniser, où le CSC est considéré comme la meilleure façon de réduire ou d'éliminer les émissions de CO₂. L'accent sera mis sur les processus, tels que la production d'hydrogène, la chaux et le ciment, où la transition n'est pas aisée parce que la technologie fait défaut ou que son coût reste prohibitif.

Les questions liées à la recherche auxquelles le projet cherche à répondre sont les suivantes :

1. Quels sont les procédés industriels qui peuvent bénéficier de la technologie SHCP?
2. Quels sont les avantages techniques, économiques et environnementaux du déploiement de la technologie SHCP dans ces industries?
3. Déterminer les obstacles techniques associés au traitement thermique du carbone solide dans une variété de modes de fonctionnement, y compris la combustion à l'air et à l'oxycombustion à différentes pressions de traitement, ainsi que dans des conditions de gazéification.
4. Réduire les risques liés aux principaux aspects de la technologie en procédant à des essais en laboratoire et à l'échelle pilote dans l'installation de combustion utilisant la technologie d’oxycombustion sous haute pression (HiPrOx) de CanmetENERGIE-Ottawa (figure 2)

Figure 2: Installation utilisant la technologie d’oxycombustion sous haute pression (HiPrOx) de CanmetÉNERGIE-Ottawa