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Auteur(s)
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Paul de MOLLIENS : Ancien Directeur Technique de la Société Cofaz
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La conversion du monoxyde de carbone par la vapeur d’eau constitue une étape essentielle de la production d’hydrogène à partir de sources carbonées (charbon) ou hydrocarbonées (pétrole, gaz naturel) préalablement transformées par oxydation en gaz de synthèse (CO + H2 ), l’agent oxydant étant soit de l’oxygène (craquage autothermique), soit de la vapeur d’eau (reformage catalytique).
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Réacteurs et schémas types2. Catalyseurs
Il s’agit dans tous les cas de catalyse en phase hétérogène (article Catalyse hétérogène Catalyse hétérogène- Mode d’action des catalyseurs dans ce traité), la réaction gaz / gaz ayant lieu préférentiellement en phase adsorbée sur la surface des pores d’un catalyseur solide constitué de métaux ou d’oxydes métalliques agglomérés ou déposés sur support.
L’industrie dispose d’une gamme variée de catalyseurs de conversion permettant de produire de l’hydrogène dans une zone de température s’échelonnant entre 180 et 520 oC.
2.1 Catalyseurs de conversion à haute température
Ces catalyseurs sont à base d’oxyde de fer et d’oxyde de chrome (Cr2 O3 ). À l’état actif, le fer se présente dans un état d’oxydation proche de celui qu’il a dans l’oxyde magnétique (Fe3 O4 ), intermédiaire entre l’oxyde ferrique (Fe2 O3 ) le plus oxydé et l’oxyde ferreux (FeO).
Ils se présentent le plus généralement sous forme de pastilles pleines ou creuses (anneaux Raschig), obtenues par compression de poudre d’oxydes ou de spinelles.
Ces catalyseurs sont actifs et utilisés dans une zone de températures comprises entre 350 et 520 oC. Leur activité se conserve même en présence de quantités importantes de soufre dans le gaz. En présence du catalyseur, le sulfure de carbonyle (COS) éventuellement présent est transformé en gaz sulfhydrique (H2 S).
Sous certaines conditions limites d’utilisation (pression élevée, teneurs en vapeur d’eau et/ou en gaz carbonique faibles), il existe un risque de développement de réactions secondaires indésirables telles que la réaction de méthanation :
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