Les déchets ont de la valeur. À partir de certains déchets solides, comme les emballages, le papier ou les aliments, il est possible de produire du carburant pour avions. Au cours du process de production, le contrôle des réactions exothermiques exige une surveillance de la température fiable et précise. Pour cette opération, une sonde thermocouple multipoint est nécessaire. Un producteur de carburant d’aviation durable, ou SAF (« Sustainable Aviation Fuel »), utilise pour cela le modèle TC97 de WIKA-GAYESCO, un capteur miniature adapté aux petits espaces d’installation.
Le producteur de SAF utilise des déchets plastiques comme matière première pour son carburant. Ceux-ci sont broyés en grande quantité jusqu’à obtenir un flux de matières qui est ensuite décomposé par un process de gazéification, se transformant ainsi en un gaz de synthèse, dont l’agrégé est « syngaz ». Contrairement à la combustion, il s’agit d’un process fermé qui n’émet pas de polluants dans l’atmosphère.
Pour la production d’un substitut du pétrole brut, on utilise un réacteur à tubes et à coques, à partir duquel le carburant est ensuite raffiné (la section d’un tel réacteur, illustrée ici avec un thermocouple multipoint pour le contrôle de la température, n’est pas à l’échelle).
Dans l’étape suivante du process de production, le « syngaz » est transformé en un substitut du pétrole brut, appelé « syncrude », par le procédé Fischer-Tropsch dans un réacteur à tubes et à coques. Ce process se déroule dans des tubes contenant un nombre spécifique d’éléments de remplissage avec un catalyseur propre au producteur. Chaque tube mesure 18 mètres de long.
Neuf thermocouple multipoint sont nécessaires
À l’intérieur des tubes remplis de catalyseur, des températures jusqu’à +327 °C sont atteintes. Une connaissance précise de l’évolution de la température dans le process est cruciale pour un fonctionnement efficace et, en fin de compte, pour la qualité du produit souhaité. Les températures élevées ne sont pas le seul défi : les tubes de catalyseur ont un diamètre de cinq centimètres, et l’insertion de la gaine du thermocouple multipoint est donc un process délicat. Le diamètre de la gaine de l’instrument de mesure doit être aussi petit que possible pour ne pas interférer avec la réaction. Pour obtenir un profil de température significatif dans le réacteur, un thermocouple multipoint doit être installé dans chacun des neuf tubes.
Mesures dans des espaces extrêmement restreints
Pour cette mesure dans des espaces extrêmement réduits, les spécialistes en température de WIKA-GAYESCO ont choisi la sonde miniature TC97, une sonde thermocouple multipoint éprouvée pour les réacteurs tubulaires à haute température et haute pression pour réactions exothermiques. Neuf instruments ont été réalisés, chacun avec 13 points de mesure, dans une gaine de 18 mètres de longueur et d’un diamètre de seulement 4,7 millimètres.
Profil de température pour la détection précoce des points chauds dangereux du process
Les points de mesure sont positionnés de manière à capter la température du process à 39 hauteurs prédéfinies à l’intérieur du lit catalytique. Grâce à la qualité élevée de la mesure et à la réponse rapide du TC97, le producteur de SAF obtient un profil de température qui permet de réagir rapidement aux évolutions du process. Il est capable de détecter à un stade précoce la formation de points chauds nuisibles résultant d’un comportement erroné du process et d’évaluer la durée de vie du catalyseur.
Le thermocouple multipoint garantit un cycle de fonctionnement de trois ans
L’installation des instruments de mesure s’est déroulée dans des conditions difficiles. Chaque thermocouple multipoint a dû être inséré à travers une série d’ouvertures avec des tolérances étroites. Grâce au matériau résistant de la gaine et à l’aide d’un fil guide et d’un mécanisme de montage, l’installation a été réalisée sans difficulté. Les TC97 sont robustes et conçus pour l’application, garantissant un cycle opérationnel de trois ans, en adéquation avec la durée de vie prévue du catalyseur. Les signaux sont transmis via un câble flexible aux transmetteurs 4…20 mA, connectés au système DCS et SIS. Le syncrude obtenu dans le réacteur Fischer-Tropsch est ensuite raffiné en produit final. Le carburant est sans soufre, sans particules fines et sans autres impuretés. Par rapport à un carburant fossile, il génère 80 % d’émissions de gaz à effet de serre en moins.
Note
Sur notre site web, vous trouverez de plus amples informations ainsi qu’un aperçu des produits, des secteurs et des services proposés. Dans la boutique en ligne de WIKA, vous trouverez également une large gamme d’instruments de mesure standard.