Production of Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA) – Optimisation of Process Yield

Production d’huiles végétales hydrotraitées (Hydroprocessed Esters and Fatty Acids, HEFA) – Optimisation du rendement

¹ IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison – France
² IFP Energies Nouvelles, Rond-point de l’échangeur de Solaize, BP 3, 69360 Solaize – France
³ Shell Global Solutions Downstream, Shell Technology Centre Thornton, P.O. Box 1, Chester CH1 3SH – United Kingdom
e-mail: laurie.starck@ifpen.fr – ludivine.pidol@ifpen.fr – nicolas.jeuland@ifpen.fr – thierry.chapus@ifpen.fr – paul.bogers@shell.com – joanna.bauldreay@shell.com

^* Corresponding author

Abstract

Both Fischer-Tropsch (FT) and Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA) Synthetic Paraffinic Kerosine (SPK) fuels are considered as leading alternative replacements for conventional jet fuel. To satisfy the requirements of Civil Aviation Authorities (CAA), their drop-in incorporations have been subjected to a rigorous certification process. To reach the ambitious incorporation targets, new routes for biofuels incorporation may need to emerge, involving optimizing the production processes and the blending strategies. This paper focuses on a new strategy for incorporating HEFA, allowing the process yield to be optimised.

One of the major steps limiting the process yield for HEFA remains the isomerisation that allows production of a biofuel with very good cold flow properties. But this step introduces a substantial decrease of the overall yield (fuel component per kg of starting material) due to the production of light compounds, unsuitable for conventional jet fuel. In this work relaxing the freezing point requirement for the neat HEFA component (by decreasing the severity of the isomerisation step) is proposed in order to minimize the production of less valuable light compounds. This strategy could lead to a significant additional biofuel yield with respect to the oil compared to a process making a better freeze point component. This allows the land surface area necessary for HEFA feedstock cultivation to be reduced for a given amount of bio-jet fuel produced.

Résumé

Le développement des carburants alternatifs est en plein essor, notamment dans le domaine aéronautique. Cela se concrétise par la possibilité, d’incorporer jusqu’à 50 % de carburants de synthèse de type Fischer-Tropsch (FT) ou Hydroprocessed Esters and Fatty Acids (HEFA) dans du carburéacteur. Ces cibles d’incorporation sont ambitieuses. C’est pourquoi, l’objectif de cet article est d’étudier une stratégie innovante pour l’incorporation des carburants alternatifs, et plus précisément des carburants de type HEFA, dans le domaine aéronautique en optimisant les stratégies de mélanges c’est-à-dire en cherchant à optimiser les rendements des procédés.

En effet, l’un des moyens d’action permettant d’améliorer les rendements des procédés HEFA est d’agir sur l’étape d’hydrotraitement. Cette étape permet d’améliorer les propriétés à froid. Cependant la contre partie est l’impact que cela peut avoir sur le rendement : améliorer les propriétés à froid est synonyme de perte en rendement (carburant produit par kg par rapport à la masse de matière première) à cause de la production de produits légers qui ne sont pas utilisables dans la coupe jet. Ce travail propose donc de relâcher la contrainte sur le point de disparition des cristaux, exigée pour les carburants de type HEFA, en jouant sur la sévérité de l’étape d’hydrotraitement et donc en minimisant la production de produits légers afin de maximiser les rendements. Cette stratégie pourrait amener à avoir un meilleur rendement en biojet par rapport à l’huile de départ comparée à une stratégie dans laquelle on recherche un meilleur point de disparition des cristaux. Ainsi, il serait envisageable de réduire les surfaces agricoles utilisées pour la culture des plantes pour un même volume de biojet produit.