L'Usine Nouvelle - Technip Energies travaille sur une unité pilote d’électrification d'un vapocraqueur de LyondellBasell à Channelview, au Texas. Quel est le calendrier et l’investissement ?
Yvon Simon - Nous en sommes au stade de la finalisation de la phase d’ingénierie. L’objectif est de construire un pilote qui permettra de valider les options technologiques prises dans le cadre de l’électrification des installations de vapocraquage. Nous sommes sur une échéance au-delà d’une année. Nous ne dévoilons pas l’investissement. CPChem et Lyondellbasell vont participer à l’opération financièrement, à travers l’installation et l’opération du pilote et les tests de validation technologique.
Le projet utilisera votre solution e-furnace by T.EN. Quelles sont les caractéristiques de cette technologie ?
Sur un four standard, l’énergie est utilisée à 25% pour les réactions de craquage des molécules d’hydrocarbures en vue de produire des oléfines. 50% de l’énergie sert à la préchauffe de la charge, donc des hydrocarbures, et de l’air qui est utilisé comme comburant pour monter la température de la zone radiante du four. Le reste de l’énergie sert à générer de la vapeur. Avec un four électrique, l’objectif est d’optimiser l’apport énergétique pour les réactions de craquage. Soit en apportant la chaleur par conduction, avec une circulation de courant dans les tubes du four de vapocraquage qui permet, par effet joule, de faire monter la température des tubes et de fournir l’énergie thermique requise aux réactions de craquage. Soit en apportant la chaleur par radiation, grâce à la circulation de courant électrique dans différents éléments du four. Avec une solution électrique, vous préchauffez toujours la charge, suivant un concept d’électrification et d’intégration avec les effluents du four, et vous optimisez le transfert d’énergie requise pour les réactions de craquage. Par exemple, vous pouvez vous passer de l’énergie pour préchauffer l’air qui sert à la combustion, ce n’est plus nécessaire.
Vous parlez d’un passage à échelle industrielle. Pour le moment, comment avez-vous testé votre solution ?
Le projet porte sur un pilote, ce n’est pas encore une échelle industrielle. Il s’agit de capacités réduites mais suffisantes pour prouver le concept de manière industrielle. Nous n’avons pas encore construit d’unité pilote de ce type. Pour convaincre l’industrie, qui est assez conservatrice, et pour pouvoir vendre ce type d’installations, il faut l’avoir testé sur une capacité significative. Des partenariats industriels comme celui avec LyondellBasell et CPChem nous apporteront du crédit, et nous bénéficierons aussi de l’expérience de ces opérateurs pour optimiser l’installation.
Cette technologie pourrait-elle être employée sur n’importe quel vapocraqueur, indépendamment des charges d’hydrocarbures employées ?
Oui, la technologie est applicable aux différentes charges, comme l’éthane ou le naphta. Les challenges ne sont pas liés à la charge.
Il existe plusieurs autres projets de vapocraquage électrique dans le monde, qui semblent complexes à mettre au point. Quelles sont les principales difficultés ?
Globalement les challenges sont de pouvoir valider les efficacités énergétiques et le concept sur un plan mécanique. Il faudra être capable de prouver que la solution proposée est durable dans le temps. Le concept de vapocraquage électrique est assez récent. Mais ces travaux commencent à avoir un intérêt certain car on dispose aujourd’hui de solutions pour fournir de l’énergie électrique décarbonée. C’est une condition sine qua non. Si l’électricité n’est pas décarbonée, votre solution présente un intérêt extrêmement limité.
Existe-t-il d'autres solutions pour décarboner le vapocraquage ?
Il y a la capture du CO2 des fumées des fours qui fait appel à la mise en œuvre de technologies de captage par solvant, telle que la technologie Cansolv de Shell pour laquelle Technip Energies et Shell Catalysts & Technologies ont renforcé leur alliance stratégique. Cette solution nécessite une voie de séquestration ou de valorisation du CO2 capté. Il existe aussi la solution de remplacer le gaz de combustion (fuel gaz) par un gaz décarboné comme l’hydrogène. Là typiquement, en étant leader du marché dans les technologies hydrogène, Technip Energies est positionné. Nous avons une technologie de production d’hydrogène, Blue H2 by T.EN, qui combine production d’hydrogène à partir de méthane avec capture de CO2. Nous pouvons par exemple récupérer les gaz légers riches en méthane, sous-produits issus des réactions de vapocraquage et les renvoyer vers une unité de reformage pour en produire de l’hydrogène, avec captage de CO2, puis renvoyer ce flux d’hydrogène pour le brûler dans les fours de craquage. On arrive ainsi à baisser significativement l’empreinte carbone de l’ensemble. Nous commercialisons aussi des brûleurs aux propriétés techniques capables d’opérer avec un gaz de combustion 100% hydrogène.
La capture de CO2 et le recours à l’hydrogène sont souvent évoqués. Y-a-t-il d’autres pistes à explorer ?
Oui, comme celle de rendre l’opération de vapocraquage plus efficace. Nous avons une nouvelle technologie qui permet de réduire la consommation en énergie des fours de vapocraquage de l’ordre de 30%, réduisant d’autant l’empreinte carbone. Ça permet d’envisager l’étape suivante avec une conversion à l’électrique des machines d’entraînement des compresseurs des usines. Une autre solution en développement, que nous testons en laboratoire, concerne des craqueurs rotatifs à grande vitesse. Au lieu d’avoir des réactions de vapocraquage dans un four classique, vous tirez bénéfice de la mise en vitesse de la charge, au-delà de Mach 1, avec l’objectif de créer une onde de choc et de faire monter la température à un tel niveau que cela craque les molécules. Ce concept de craquage par onde de choc a été validé à l’échelle du laboratoire à l’Université de Stanford aux États-Unis et sur un petit pilote qui a fonctionné à l’air. La prochaine étape est d’aller vers un pilote industriel qui fonctionnerait sur une charge carbonée. Cette solution réduira significativement l’empreinte carbone des vapocraqueurs si l’énergie électrique utilisée pour entrainer ces craqueurs rotatifs est décarbonée. Nous collaborons avec Siemens sur cette initiative. Au final, notre objectif est de comprendre les contraintes de nos clients, de leurs installations, du tissu industriel dans lequel les installations sont intégrées, et d’adapter les solutions à apporter. Il n’y pas de solution unique, il faudra diversifier.
