Valorization of lignin pyralysis vapors by iron-catalysed direct hydrodeoxygenation

Valorisation des vapeurs de pyrolyse de lignine par hydrodéoxygénation directe catalysées par le fer La lignine est une matière première bio-sourcée prometteuse pour la production durable des hydrocarbures aromatiques (benzène, toluène, xylènes, BTX) et/ou des phénols. Dans ce travail, nous avons étudié l’hydrotraitement catalytique des vapeurs de pyrolyse de lignine. Les vapeurs de pyrolyse de lignine sont un mélange complexe de molécules oxygénées instables. Notre objectif est d’hydrogéner sélectivement la liaison Caromatique-O présente dans ces molécules, avant leur condensation, pour produire des composés d’intérêts (benzène, phénol). La conversion d’une molécule modèle (guaiacol) a été étudiée (350-450°C, 1 atm, 90% H2). Un catalyseur commercial à base de cobalt n’est pas sélectif et converti totalement le guaiacol en CH4. Par contre, le catalyseur Fer-silice est actif et sélectif pour la conversion du guaiacol en benzène et toluène. La fraction molaire en H2 n’a produit aucun effet entre 20-90%mol. L’effet de H2O, CO, CO2 et CH4 sur la conversion du guaiacol (Fer-silice) a été étudié. Ces gaz sont également présents dans les vapeurs de pyrolyse de lignine. La vapeur d’eau ralentit l’hydrogénolyse de la liaison Car-O, le CO augmente la désactivation, CH4 n’a pas d’effet et CO2 diminue la désactivation. Avec un mélange de gaz représentatif des vapeurs de pyrolyse de lignine et un apport en H2, le catalyseur Fer-silice est actif et sélectif pour la production de benzène et de toluène (66% de rendement en carbone). Le catalyseur Fer-charbon actif est sélectif pour la production du phénol et de crésols qui sont aussi des molécules utiles pour l’industrie. Des vapeurs de pyrolyse de lignine ont été générées avec un réacteur discontinu. Elles ont été mixées avec du H2, puis introduites directement dans un réacteur catalytique. L’amélioration de la qualité des huiles a été remarquable avec les deux catalyseurs (Fer-silice et Fer-charbon actif). Un modèle cinétique a été développé pour la conversion du guaiacol dans un mélange significatif des vapeurs de pyrolyse de lignine avec le catalyseur fer-silice. Ce modèle cinétique a été intégré dans un modèle de procédé sous Aspen Plus. L’ensemble du procédé de conversion de la lignine en BTX est modélisé, incluant la pyrolyse, le réacteur catalytique, les échangeurs de chaleur et la récupération des produits par lavage. Le rendement carbone de benzène et toluène (BT) basé sur la lignine est de 7.5%. Les technologies existantes pour la pyrolyse de la lignine produisent trop de charbon et d’oligomères au détriment des produits aromatiques