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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Accueil > Ressources documentaires > Énergies > Hydrogène > Procédés de production de l'hydrogène > Production des gaz de synthèse par vaporeformage > Utilisation du gaz de synthèse
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Présentation
Présentation et contexte5. Utilisation du gaz de synthèse
5.1 Marché
La quasi-totalité du gaz de synthèse produit dans le monde est purifié et/ou converti au sein même de l'unité de production pour obtenir le produit fini (hydrogène, ammoniac, méthanol, alcool oxo...). Il n'existe donc pas de marché du gaz de synthèse.
Parmi les dérivés du gaz de synthèse, l'hydrogène représente un cas particulier. Cet hydrogène peut être produit au sein du complexe (typiquement, la raffinerie) au sein duquel il est consommé ; on parle dans ce cas de gaz « captif ». Il peut être également produit et vendu par une tierce société au consommateur final. On parle dans ce cas d'hydrogène « marchand ».
Les consommateurs principaux d'hydrogène sont les raffineries avec près de 50 % du marché, suivies par les unités de production d'ammoniac (près de 40 %), les unités de production de méthanol (dans ces derniers cas le chiffre prend en compte la fraction d'hydrogène contenue dans le gaz de synthèse), la chimie et la métallurgie. L'ammoniac sert essentiellement de base à la production d'urée et d'engrais.
À noter qu'une part importante des besoins en hydrogène des raffineries est assurée par le coproduit des unités de reformage catalytique [J 5 915] d'essence. Ce type d'unités augmente l'indice d'octane des essences en transformant catalytiquement les naphtènes ou cycloparaffines en composés aromatiques de même nombre d'atomes de carbone avec rejet simultané de 3 moles d'hydrogène.
Avec le développement annoncé de la conversion profonde, l'alourdissement progressif des bruts traités en raffineries, et le durcissement continu des spécifications des carburants (notamment la teneur en soufre), on observe une constante augmentation des besoins en hydrogène pour les raffineries. Pour y faire face, ces dernières ont le choix soit d'installer une unité de production d'hydrogène dédiée, soit de confier à une compagnie gazière partenaire le soin d'investir et d'opérer cette unité d'hydrogène....
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Utilisation du gaz de synthèse
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
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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