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PROCEDE DE PRODUCTION DE H2 A PARTIR DE H2S PAR UN PROCEDE PLASMA

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018635D
Publication Date: 2003-Jul-29
Document File: 5 page(s) / 275K

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Abstract

Procédé de production d'hydrogène à partir d'hydrogène sulfuré à l'aide de décharges plasma.

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PROCEDE DE PRODUCTION DE H2 A PARTIR DE H2S PAR UN PROCEDE PLASMA

A - INTERET D'UNE SOURCE H2S POUR LA PRODUCTION D'HYDROGENE L'hydrogène sulfuré H2S représente une source potentielle intéressante d'hydrogène.

Ce gaz toxique se trouve dans la nature mélangé au gaz naturel et aux gaz de géothermie. Il est produit en abondance par hydrodésulfuration catalytique (A) des produits pétroliers, dans les gaz de cokerie, les produits de pyrolyse des pneus, les rejets de l'industrie du papier, la métallurgie, la fermentation des déchets (biogaz).

(A) RSH + H2 400°C RH + H2S

Zno

                            On estime que plus de 30% des réserves mondiales de gaz naturel contiennent plus de 1% de H2S. La production mondiale est de l'ordre de 6 X 107 t/an.

H2S est présent dans les gaz non condensables de géothermie et l'exploitation de la vapeur géothermique conduit à des rejets de gaz dans l'atmosphère provoquant des pollutions importantes sous forme de pluies acides (H2S SO 2 H 2SO4 dans l'atmosphère).

Le procédé Claus utilisé pour détruire H2S consiste à convertir H2S en soufre par un procédé mettant en ᗰuvre deux réactions successives dans lesquelles :
1) un tiers de H2S est oxydé en SO2 : H2S + 3O2 H2O + SO2 (DH° = -518 kJ/mole), puis
2) les deux tiers restants réagissent dans plusieurs étages catalytiques avec le dioxyde de soufre produit au cours de la première étape : 2 H2S + SO2 3 S + 2 H2O. La mise en oeuvre de la réaction 1) n'est possible que pour des teneurs importantes en H2S, supérieures à 7 % dans le mélange gazeux, qui contient en plus du CO2 et des hydrocarbures. Ces composés conduisent aux réactions secondaires suivantes :

      CH4 + S2 CS2 + 2 H2 H2 + CO2 CO + H2O CO + S COS
qui peuvent conduire à la formation de produits qui réagissent dans les convertisseurs catalytiques et redonnent H2S par les réactions d'hydrolyses suivantes :

      CS2 + 2 H2O 2 H2S + CO2 COS + H2O H2S + CO2 Ces réactions pénalisent le rendement global du procédé Claus. De plus, dans le procédé Claus, l'hydrogène est entièrement perdu sous forme de H2O.

Il serait intéressant de pouvoir extraire l'hydrogène de H2S car la faible enthalpie de décomposition de H2S H2 + S (DH = 20,4 kJ/mole (0,25 kWh / Nm3 H 2)) est faible par rapport aux sources d'H2 concurrentes, telles que :

2/3 NH3 1/3 N2 + H2 DH = + 46,2 kJ/mole 1/4 CH4 + H2O 1/4 CO2 + H2 DH = + 63,2 kJ/mole H2O 1/2 O2 + H2 DH = + 286 kJ/mole

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B - ETAT DE L'ART

Les avantages économiques d'une telle récupération motivent depuis une dizaine d'années un certain nombre de travaux. Parmi les procédés en développement les plus avancés, on peut remarquer :

ASRL thermal oraker C'est une combinaison du procédé Claus et de cracking thermique dans lequel on utilise laénorme quantité de chaleur produite dans le premier four Claus (réaction 1) pour cracker une partie du H2S dans un four tubulaire en céramique placé dans le four principal.

HYSULF Ce procédé combine une étape chimique...