La production d’hydrogène par vaporeformage
Le reformage à la vapeur consiste à transformer les charges légères d’hydrocarbures en gaz de synthèse (mélange H2, CO, CO2, CH4 et H2O) par réaction avec la vapeur d’eau sur un catalyseur au nickel. Cette transformation a lieu à haute température (840 à 950°C) et à pression modérée (de l’ordre de 20 à 30 bar). Cette transformation peut être suivie par différentes opérations qui conduisent à la production d’hydrogène, mais aussi, on l’a vu, à l’obtention de carburant de synthèse. Dans tous les cas, la charge d’une unité de vaporeformage peut être du gaz naturel, du méthane voire du naphta. Le gaz naturel constitue la charge de référence. Le vaporeformage de gaz naturel Le gaz naturel contient essentiellement du méthane. Toutefois, il doit généralement être désulfuré avant d’être dirigé vers l’unité de vaporeformage. Pour maximiser la production d’hydrogène, les deux principales réactions chimiques à mettre en œuvre sont la production de gaz de synthèse et la conversion du CO. Au niveau du réacteur, les conditions opératoires à mettre en oeuvre sont plus ou moins sévères. Elles dépendent principalement du mode de purification finale de l’hydrogène. Deux voies sont industriellement possibles : la méthanisation et l’adsorption sélective sur tamis moléculaires (procédé PSA). Dans le premier cas, des conditions opératoires sévères sont nécessaires pour obtenir une pureté de l’hydrogène supérieure à 97%. Dans le second cas, il est possible d’obtenir une pureté d’hydrogène de 99,9% quelle que soit la charge. Autrement dit, des conditions opératoires modérées, qui conduisent à une teneur en méthane résiduel de 3 à 8%, sont suffisantes. La réaction 2 correspond à la conversion du CO (ou water gas shift). Elle est légèrement exothermique et plus ou moins complète, selon qu’elle est effectuée en 1 ou 2 étapes. Globalement, le bilan des deux réactions précédentes est endothermique. On peut mentionner également que le gaz de synthèse, après conversion du CO, contient en moyenne 16 à 20% en volume de CO2. Les deux étapes suivantes consistent à séparer le CO2 et l’hydrogène puis à éliminer les dernières traces d’impuretés. Comme précédemment, ces étapes dépendent du mode de purification final de l’hydrogène. Vaporeformage de coupes pétrolières légères Le vaporeformage peut convertir des charges hydrocarbonées légères. Le naphta représente la charge la plus lourde.