Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les gaz de synthèse s’appliquent à des mélanges gazeux susceptibles de se combiner pour réaliser la synthèse de composés organiques ou celle de l'ammoniac. Constitués des quatre éléments les plus répandus dans la nature (le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote), ils sont essentiellement issus des hydrocarbures (gaz naturel ou plus rarement coupes pétrolières). Les matières premières les plus légères font l'objet d'une conversion catalytique, utilisant la vapeur d'eau comme oxydant, appelée vaporeformage. Les différentes opérations de production et de traitement entourant ce procédé englobent des étapes de purification et une étape de conversion du monoxyde de carbone dans le cas de l’hydrogène.
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Synthesis gas is the name given to gas mixtures that can be combined to achieve the synthesis of organic or ammonium compounds. Consisting of the four most common elements found in nature (carbon, oxygen, hydrogen and nitrogen), they are primarily derived from hydrocarbons (natural gas, or more rarely petroleum fractions). The lightest raw materials undergo catalytic conversion, using steam as an oxidant; this method is called steam reforming. The various production and processing operations surrounding this method cover the purification steps and, in the case of hydrogen, the conversion of carbon monoxide.
Auteur(s)
-
Fabrice GIROUDIÈRE : IFP Énergies nouvelles
-
André LE GALL : Technip
INTRODUCTION
Ce dossier concerne uniquement la production d"hydrogène à partir de charges légères par vaporeformage, et ne concerne pas la production par oxydation partielle de charges lourdes (partial oxidation – POX en anglais), ni par gazéification du charbon [J 5 200].
Le terme gaz de synthèse peut prêter à une interprétation très vaste. En réalité, il est d'usage de considérer qu'il s'applique à des mélanges gazeux susceptibles de se combiner pour réaliser la synthèse de composés organiques ou celle de l'ammoniac.
On trouve systématiquement, dans les gaz de synthèse, deux ou plusieurs, combinés ou non, des quatre éléments les plus répandus dans la nature : le carbone, l'oxygène, l'hydrogène et l'azote. L'oxygène est pratiquement toujours combiné au carbone sous forme de monoxyde ou de dioxyde de carbone.
L'hydrogène est le composant essentiel du gaz de synthèse. L'azote est indispensable à la synthèse de l'ammoniac, mais serait inerte dans le cas des synthèses de produits organiques.
Les hydrocarbures (gaz naturel ou plus rarement coupes pétrolières) sont la source principale de gaz de synthèse.
Les matières premières les plus légères font l'objet d'une conversion catalytique, utilisant la vapeur d'eau comme oxydant, appelée vaporeformage. Les charges plus lourdes (résidus pétroliers, charbon, biomasse...) font l'objet d'une conversion à l'oxygène appelée oxydation partielle ou gazéification.
Après leur démarrage dans les années 1980, ces procédés de conversion sont devenus marginaux, mais connaissent depuis quelques années un regain d'intérêt, soit dans des contextes géographiques particuliers (Chine, Inde dans les années à venir), soit du fait de la raréfaction des débouchés futurs des résidus pétroliers (fuels à très haute teneur en soufre, coke de pétrole...).
La production de gaz de synthèse par oxydation partielle des fuels lourds et par gazéification du charbon fait l'objet des dossiers [J 5 440] et [J 5 200].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de sept. 1983 par Jean-Paul MAZAUD
- Version archivée 2 de juin 1996 par Jean-Paul MAZAUD
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
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Procédé de vaporeformage1. Présentation et contexte
Dans la fabrication du gaz de synthèse, on opère donc la transformation de C et/ou CnHm en CO, CO2 , H2 avec parfois addition de N2 , l'oxygène étant apporté soit directement, soit par la vapeur d'eau ou l'air. En termes d'utilisation du gaz de synthèse, on distingue essentiellement :
-
H2 purifié qui est le composant essentiel de toutes les réactions d'hydrogénation ;
-
le mélange CO + CO2 + H2 qui est à l'origine de la synthèse du méthanol ;
-
CO seul qui conduit aux réactions de carbonylation ;
-
le mélange CO + H2 qui est la base des synthèses oxo et des synthèses Fischer-Tropsch (Gas-to-Liquid ) ;
-
H2 et N2, débarrassés de tous les composés oxygénés, qui permettent la synthèse de l'ammoniac, base essentielle de la chimie de l'acide nitrique et des engrais azotés.
L'objet du présent dossier est l'étude des différentes opérations de production et de traitement des gaz de synthèse par la voie du reformage, sachant toutefois que certaines unités de ce traitement s'appliquent aussi aux installations produisant du gaz de synthèse par oxydation partielle de fuel lourd ou par gazéification de charbon. C'est le cas des unités de conversion et de décarbonatation.
Les trois schémas de la figure 1 présentent de manière synthétique les chaînes de production d'hydrogène, de méthanol et d'ammoniac à partir de gaz naturel.
Les développements récents des unités de production et de conversion de gaz de synthèse ont essentiellement porté sur l'augmentation des capacités unitaires.
Le développement de nouvelles générations de catalyseurs, de métallurgies (en particulier pour les tubes catalytiques des fours de vaporeformage) et l'introduction de technologies telles que le reformage secondaire à l'oxygène ont facilité cette tendance à l'augmentation des capacités unitaires.
Les unités de grande taille atteignent aujourd'hui 220 000 Nm3/h pour les unités d'hydrogène, 5 000 t/jour et 3 000 t/jour respectivement pour les unités de méthanol et d'ammoniac.
Dans l'état actuel de la technologie, de nouveaux accroissements...
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Présentation et contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIRCAR (S.), GOLDEN (T.C.) - Purification of hydrogen by pressure swing adsorption. - Separation Science and Technology, 35(5), p. 667-687 (2000).
-
(2) - BENGAARD (H.S.), NORSKOV (J.K.), SEHESTED (J.), CLAUSEN (B.S.), NIELSEN (L.P.), MOLENBROEK (A.M.), ROSTRUP-NIELSEN (J.R.) - * - Journal of Catalysis, 209, p. 365-384 (2002).
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(3) - ROSTRUP-NIELSEN (J.R.) - * - Catalysis Today, 63, p. 159-164 (2000).
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(4) - ROSTRUP-NIELSEN (J.R.) - * - Journal of Catalysis, 11, p. 220-227 (1968).
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(5) - HASHEMNEJAD (S.), PARVARI (M.) - * - Chinese Journal of Catalysis, 32, p. 273-279 (2011).
-
(6) - LE DUIGOU (A.), MIGUET (M.) - Les marchés de l'hydrogène industriel français. - L'actualité chimique, no 347 (2010).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Manoir Industries, fabricant de tube pour réformeur http://www.manoir-industries.com
HAUT DE PAGE
FR2852358. Procédé et dispositif de cogénération par turbine à gaz avec chambre de postcombustion.
FR2918904. Réacteur échangeur à tube baïonnette permettant de fonctionner avec des différences de pression de l'ordre de 100 bar entre le côté tube et le côté calandre.
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
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