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Production d’hydrogène et de monoxyde de carbone par reformage à la vapeur à basse pression

IP.com Disclosure Number: IPCOM000218936D
Publication Date: 2012-Jun-12

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The IP.com Prior Art Database

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Production d’hydrogène et de monoxyde de carbone par reformage à la vapeur à basse pression

1      Quel est le problème que l’invention se propose de résoudre ?

1.1      Historique

Le procédé de reformage des hydrocarbures est apparu au début du XXème. Les premières unités industrielles de reformage d’hydrocarbures à la vapeur furent réalisées dès 1930 aux États-Unis; d’autres réalisations suivirent rapidement.

Jusque vers les années 1950, seuls les hydrocarbures légers étaient traités et ce, à basse pression. La décennie 50 vit apparaître le reformage de gaz sous pression. Au cours de la décennie 60 se développèrent les installations de reformage des hydrocarbures supérieurs, notamment les hydrocarbures liquides : ce fut la grande période des unités géantes de production d’ammoniac (1 000 t/j) utilisant les naphtas ou les essences légères comme matières premières. Les années 70 virent le déclin du reformage du naphta remplacé progressivement par le gaz naturel de plus en plus abondant et moins onéreux.

L’utilisation du gaz naturel réunit les avantages d’un coût de production attractif, d’une pollution plus faible et d’un investissement moindre, et la quasi-totalité des unités d’ammoniac utilisant le reformage construites depuis 1976 sont alimentés en gaz naturel. La raison majeure de cette évolution est le coût de la matière première, phénomène accentué surtout par l’apparition de nouveaux producteurs d’ammoniac bénéficiant de sources de gaz à très bon marché, tels que les pays producteurs de pétrole.

1.2      Les réactions chimiques mises en œuvre

Le reformage du gaz naturel peut se définir globalement par les réactions du méthane avec la vapeur d’eau produisant l’hydrogène et les oxydes de carbone.

Les premières réactions sont  les deux réactions endothermiques (1) et (2) de conversion du méthane, complétées par les réactions secondaires endothermiques du méthane sur le dioxyde de carbone (3), (4) et (5), puis par la réaction exothermique (6) de conversion de l’oxyde de carbone en hydrogène par la vapeur d’eau. D’autres réactions moins favorables – dans le cadre de la production de gaz de synthèse - conduisent à la formation de carbone graphite ; ce sont les réactions (7), (8), (9) et (10. Dès lors que  les conditions opératoires de température, de pression et de teneur en vapeur d’eau permettent d’éviter le dépôt de carbone, les réactions (1), (2), (3), (4), (5) et (6) suffisent à définir complètement le système méthane-vapeur à l’équilibre

L’élément essentiel des catalyseurs de la réaction de reformage (2) est le nickel, que ce soit pour le reformage du méthane ou celui des hydrocarbures plus lourds. La nature du support varie selon ces deux types de reformage. Les catalyseurs de reformage de méthane ou de gaz naturel sont constitués d’oxyde de nickel déposé sur des supports réfractaires, qui sont soit un m...