Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
L’utilisation de carburants issus de la biomasse est une des voies permettant la transition vers des énergies non fossiles. Dans les bioraffineries, différents procédés (biologiques, thermochimiques, catalytiques...) traitent des charges de compositions très différentes (huiles végétales, bois, paille, résidus...) pour obtenir des alcools, esters et carburants synthétiques. Le comportement des matériaux métalliques vis-à-vis de la corrosion des équipements de ces nouveaux procédés est un paramètre important pour assurer la fiabilité de cette industrie. Également la présence de composés oxygénés dans ces nouveaux carburants peut entraïner des corrosions et des encrassements dans les équipements de stockage et dans les chambres de combustion internes des moteurs thermiques et des turboréacteurs. Cet article vise à faire un état de l’art de ces phénomènes et de leurs modes de prévention.
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The use of fuels from biomass is one of the paths to the transition toward the non-fossil energies. In bio-refineries, different processes (biological, thermochemical, etc.) transform feedstocks of very different compositions (vegetable oils, wood, straw, residues, etc.) to obtain alcohols, esters and synthetic fuels. The behavior of metallic materials with respect to the corrosion of the equipment of these new processes is an important parameter to ensure the reliability of this industry. In addition, the presence of oxygenated compounds in these new fuels can lead to corrosion and fouling in storage equipment and in the internal combustion chambers of heat engines and turbojets. This article from aims to make a state of the art of these phenomena and their prevention methods.
Auteur(s)
-
François ROPITAL : Docteur de l’École nationale supérieure des mines de Saint-Étienne - HDR de l’université Pierre et Marie Curie - Professeur associé des Universités – Expert IFP Énergies nouvelles - Ingénieur de l’institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA) - Univ. Lyon, INSA Lyon, MATEIS UMR CNRS 5510, Villeurbanne, France - IFP Énergies Nouvelles, Solaize, France
INTRODUCTION
Afin d’assurer la transition vers des énergies non fossiles, l’utilisation de biocarburants est une des voies permettant la réduction des émissions de CO2. L’industrie des biocarburants comprend toute une gamme de procédés permettant d’obtenir, à partir de sources entrantes variées (cultures énergétiques, biomasse lignocellulosique, huiles végétales et graisses animales, etc.), des composés chimiques pouvant se substituer ou être ajoutés aux carburants issus du pétrole. Du fait de ces nouvelles charges, des procédés utilisés pour le raffinage du pétrole ont été adaptés et de nouveaux procédés de bioraffinage ont été développés.
Pour assoir la fiabilité des équipements de ces nouvelles technologies, la sélection de matériaux résistant à ces nouveaux environnements pouvant être corrosifs est nécessaire. Cet article vise à donner des informations sur les différents phénomènes de corrosion rencontrés dans les bioraffineries et les moyens de s’en prémunir en faisant des choix adaptés de matériaux et/ou de traitements anti-corrosion.
De nouveaux contaminants pouvant être présents dans les biocarburants (essence, kérosène, gazole), lors de leur transport, stockage et combustion, des endommagements par corrosion et/ou des encrassements de conduites, réservoirs, moteurs, turboréacteurs peuvent intervenir. Des éléments permettant des choix adaptés de matériaux et/ou de traitements anti-corrosion et anti-dépôt sont également abordés dans cet article.
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KEYWORDS
synthetic fuels | biorefineries | oxygenated compounds
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Conclusion
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2. Corrosivité des biocarburants et encrassement des moteurs et chambres de combustion des turbines
Les biocarburants peuvent également être sources de corrosion et d’encrassement des matériaux métalliques constitutifs des réservoirs de stockage, des conduites les transportant et des moteurs et réacteurs les transformant en énergie mécanique. Dans cette section nous allons aborder des méthodologies d’évaluation de leur corrosivité, et les remèdes pour s’affranchir de ces risques (choix de matériaux, « remédiation » par ajout d’inhibiteurs).
2.1 Méthodologies d’évaluation de la corrosivité des biocarburants
Différents essais peuvent être réalisés pour évaluer la corrosivité d’un biocarburant. Les principaux sont des essais d’immersion par perte de masse et l’essai normalisé à la lame de cuivre. Dans la littérature, des méthodes électrochimiques sont utilisées mais leur interprétation doit prendre en compte une éventuelle faible conductivité électrique du biocarburant, cette dernière étant liée entre autres à la quantité d’eau présente dans le biocarburant.
HAUT DE PAGE2.1.1 Essais d’immersion et mesure de pertes de masse
La préparation des échantillons des matériaux métalliques que l’on veut tester est réalisée selon la norme ASTM G1-03. Des mises en forme spécifiques peuvent être réalisées pour simuler les contraintes mécaniques de la pièce (par exemple un emboutissage). Après polissage, les échantillons sont ensuite lavés et dégraissés. Les échantillons de chaque matériau sont pesés et leurs cotes mesurées. Les échantillons sont ensuite immergés dans le biocarburant pendant la durée et à la température spécifiées. Après prélèvement, les coupons métalliques sont à nouveau lavés et dégraissés puis repesés. Connaissant les surfaces exposées des échantillons, dans le cas d’une corrosion généralisée, la variation de masse permet d’évaluer une perte d’épaisseur en fonction de la durée. Des examens approfondis des surfaces des échantillons ainsi que des coupes métallographiques permettent d’identifier...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KERMANI (M.B.), SMITH (L.M.) - Predicting CO2 corrosion in the oil and gas industry. - The Institute of materials, London (1997).
-
(2) - KANE (R.D.), MALDONADO (J.G.), KLEIN (L.J.) - Stress corrosion cracking in fuel ethanol: a newly recognized phenomenon. - Paper 543 (presented at the Nace 2004, 28/3/2004, New Orleans). (2004).
-
(3) - ANDARI (F.), KITTEL (J.), FERNANDES (J.), GODIN (N.), TER-OVANESSIAN (B.), -ROPITAL (F.) - High temperature corrosion in various grades of vegetable and waste oils used for bio-fuel production. - Corrosion Science, 206(110501) (2022).
-
(4) - ANDARI (F.), KITTEL (J.), FERNANDES (J.), DODELIN (L.), ROPITAL (F.) - Corrosion issues in the conversion of vegetable and waste oils to produce biofuels. - Paper 19308 (presented NACE/AMPP Conference Denver) (2023).
-
(5) - SWANDBY (R.K.) - Corrosion charts: guides to materials selection. - Chemical Engineering, 69, pp. 186-201 (1962).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Damage mechanisms affected fixed equipment in the refinery industry - API 571 - 2020
-
Base resource document on risk-based inspection - API 581 - 2016
-
Stress Corrosion Cracking of Carbon Steel in Fuel-Grade Ethanol: Review, Experience Survey, Field Monitoring, and Laboratory Testing - API 939D - 2007
-
Steels for hydrogen at elevated temperature and pressures in petroleum refineries and petrochemical plants - API 941 - 2016
-
Standard Test Method for Water in Ethanol and Hydrocarbon Blends by Karl Fischer Titration - ASTM D7923 - 2019
-
Standard practice for preparing, cleaning, and evaluating corrosion test specimens - ASTM G1-03 - 2012
-
Test Method for Corrosiveness to Copper from Petroleum Products by Copper Strip Test - ASTM D130 - 2019
-
Standard Test Method for Acid and Base Number by Color-Indicator...
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Centre français de l’Anticorrosion (CEFRACOR) https://www.cefracor.org/
European Federation of Corrosion (EFC) https://efcweb.org/
Association of Materials Prorection and Performance (AMPP) https://www.ampp.org/home
World Corrosion Organization (WCO) https://corrosion.org/
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