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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Fabrice GIROUDIÈRE : IFP Énergies nouvelles
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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].
L'expertise technique et scientifique de référence
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)
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Purification du gaz de synthèse2. Procédé de vaporeformage
2.1 Charges
Le vaporeformage s'adresse à des charges légères, principalement du gaz naturel, mais aussi du gaz combustible de raffinerie, du gaz de pétrole liquéfié (propane, butane) ou du naphta léger. Les charges les plus lourdes nécessitent de préférence un préreformage. Ces charges doivent être exemptes d'impuretés pouvant désactiver les catalyseurs utilisés, principalement le soufre, qui doit être en quantité très faible dans la charge (quelques ppm) et est éliminé totalement dans le prétraitement incorporé à l'unité de vaporeformage.
Les teneurs en impuretés des gaz sont exprimées en partie par million (ppm), soit 10–6, en volume (sauf indications contraires).
Au cas où la charge contient une quantité plus importante de soufre, il convient de la traiter avant de l'envoyer au vaporeformage, par exemple par un traitement aux amines, ou bien pour du naphta par une hydrogénation catalytique.
Les composés chlorés sont également un poison des catalyseurs mis en œuvre, ils sont transformés en acide chlorhydrique (HCl) par l'hydrogénation du prétraitement, qui doit également alors comporter des masses adsorbantes spécifiques pour éliminer l'HCl.
HAUT DE PAGE2.2 Prétraitement des charges
La désulfuration finale est l'élimination presque totale du soufre de la charge qui alimente un four de reformage à partir d'une charge à faible teneur en soufre : la teneur résiduelle maximale admissible en soufre est de 0,1 ppm vol.
Les composés soufrés présents dans le gaz sont généralement :
-
du sulfure de dihydrogène H2S ;
-
des mercaptans légers R—SH, tels que le méthylmercaptan, l'éthylmercaptan ;
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du sulfure de carbonyle COS, notamment lorsque le gaz contient des oxydes de carbone.
Les gaz distribués par les réseaux nationaux contiennent souvent des traceurs odorants tels que le tétrahydrothiophène (THT), à raison de 1 à 5 ppm vol.
Les naphtas, outre les composés précédemment cités, contiennent des sulfures, composés plus lourds du type R—S—R′.
L'élimination complète du...
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Procédé de vaporeformage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SIRCAR (S.), GOLDEN (T.C.) - Purification of hydrogen by pressure swing adsorption. - Separation Science and Technology, 35(5), p. 667-687 (2000).
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(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).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Manoir Industries, fabricant de tube pour réformeur http://www.manoir-industries.com
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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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