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Concept
Vaporeformage
Résumé
Le vaporeformage ou reformage à la vapeur est un procédé de production de gaz de synthèse (syngas) riche en hydrogène. Cette réaction d'hydrocarbures, principalement du méthane, en présence de vapeur d'eau (par vaporeformage du méthane) est fortement endothermique. Ce procédé est très répandu, notamment pour la production du syngas précurseur de l'ammoniac (procédé Haber-Bosch), celui précurseur de la production du méthanol, la production de l'acide chlorhydrique (hydrochloride), le procédé Fischer Tropsch et autres.
La réaction générale du vaporeformage s'écrit :
CH + nHO----nCO + (2n+1)H (1)
Exemple avec n=1 : CH + HO----CO + 3H
La réaction inverse se nomme Méthanation.
Mais une réaction secondaire nommée réaction du gaz à l'eau (en) :
CO + HO----CO + H (2)
ainsi qu'une série d'autres réactions sont observées :
CH----C(coke) + 2H (3)
CH + CO----2CO + 2H (4)
2CO----C(coke) + CO (5)
Dans le cas du reformage autothermique du méthane, les réactions suivantes se produisent également :
CH + 0,5O----CO + H (6)
CH + 2O----CO + 2HO (7)
CO + 0,5O----CO (8)
H + 0,5O----HO (9)
Ce procédé a le gros inconvénient de produire du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et des oxydes d'azote (NOx) qui sont des gaz à effet de serre. D'autres inconvénients proviennent de l’emploi de gaz fortement explosifs (dihydrogène), de gaz hautement toxiques (monoxyde de carbone), des conditions réactionnelles sévères qui entraînent de la corrosion des installations.
Un autre défi concerne le rendement énergétique. Les réactions (1), (2), (3), (4) (5) ont des enthalpies standards de (avec n=1), , , et . Les réactions (1) et (4) sont les seules recherchées car elles produisent les molécules d’intérêt pour les procédés en aval.
Après la purification du gaz naturel, de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone y sont ajoutés. Deux ratios importants sont à surveiller : le ratio méthane-eau et le ratio eau-dioxyde de carbone.
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