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Implantation et contrôle d’un ventilateur d’air additionnel sur un vaporeformeur d’hydrocarbures dans le cadre du captage de CO2 sur ces procédés

IP.com Disclosure Number: IPCOM000234891D
Publication Date: 2014-Feb-12
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    Implantation et contrôle d'un ventilateur d'air additionnel sur un vaporeformeur d'hydrocarbures dans le cadre du captage de CO2 sur ces procédés

    Les procédés de production d'hydrogène par vaporeformage d'hydrocarbures et plus particulièrement de méthane, communément désignés par l'acronyme anglais SMR (Steam Methane Reformer), sont des procédés générant de forte quantité de dioxyde de carbone, environ neuf kilogrammes de CO2 par kilogramme de H2 produit.

    Le captage de CO2 sur ces unités se heurte à de fortes contraintes économiques justifiant de ne capturer le dioxyde de carbone qu'à l'endroit du procédé où il est le plus concentré, c'est-à-dire dans le gaz résiduaire de PSA-H2 (ou offgas en anglais) où sa teneur est supérieure à 45%. Le gaz résiduaire du PSA-H2 étant envoyé aux brûleurs du four du SMR car il possède un fort pouvoir calorifique, le captage du CO2 induit un déséquilibre thermique du four, d'une part car le CO2 est un gaz possédant un fort pouvoir radiatif qui facilite le transfert d'énergie au sein du four et, d'autre part car les fumées une fois chauffées dans le four permettent de préchauffer d'autres fluides présents dans le procédé de vaporeformage.

    Ce manque de matière dans le four peut-être compensé de deux façons, soit par le recyclage des fumées dans la chaine de convection, soit par l'augmentation du débit d'air envoyé vers le four.

    Dans le cadre de cette deuxième possibilité, la solution présentée ci-dessous consiste à augmenter le débit d'air de 10% à 50% par l'ajout d'un ventilateur additionnel afin de conserver des capacités de réduction de marche du SMR jusqu'à 30 à 40% de la marche nominale tout en cherchant à contrôler cette machine supplémentaire de la manière la plus fiable possible.

    Un ventilateur d'air permet de réguler un apport d'air de combustion au four du SMR compris entre environ 50% et 120% du débit d'air nominal ce qui correspond à des charges du SMR comprises entre environ 30% et 100% de la charge nominale.

    Le captage de CO2 sur les offgas de PSA a pour conséquence de devoir augmenter ce débit d'air jusqu'à 50% si l'on capture la totalité du CO2 de l'offgas pour compenser le CO2 manquant dans les fumées. Ainsi si l'on choisit de n'utiliser qu'un seul ventilateur, il ne sera capable dans le cas où l'unité de captage de CO2 ne fonctionne pas, que de pousser un débit d'air compris entre 75% et 180% du débit d'air nominal, réduisant ainsi la charge minimale du SMR à 55% environ au lieu de 30%. Ajouter un second ventilateur permet donc de conserver la flexibilité totale du SMR, que l'on capte ou non le CO2. A ce ventilateur additionnel pourra être adjoint, en fonction des conditions climatiques du site, une préchauffe d'air à la vapeur ou électrique pour ne pas alimenter le four en air trop froid, comme cela se fait sur le ventilateur principal. Le point de confluence des deux débits d'air générés par...