Etude comparative de deux cinétiques de conversion d’éthanol par vaporeformage pour la production d’hydrogène pur dans un réacteur membranaire

Abstract

Le présent travail, consiste à une étude comparative par voie numérique de deux cinétiques de conversion d’éthanol par vaporéformage pour la production d’hydrogène pur dans un réacteur membranaire à base de Pd-Ag. Pour cet objectif et sous certains hypothèses simplificatrices, un modèle mathématique décrivant les phénomènes de réaction et de séparation qui se déroulant simultanément dans le réacteur membranaire étudié est développé. La résolution numérique de l'ensemble des équations différentielles constituant le modèle obtenu nous à permet de quantifier les performances du procédé opérant avec les deux catalyseurs Ni/Mg-Al et Ni/Al2O3 correspondant respectivement aux deux cinétiques utilisées, tout en faisant une analyse de sensibilité paramétrique et une optimisation des paramètres opératoires conduisant aux meilleures performances du procédé et surtout en terme de conversion et de la quantité d'hydrogène récupérée. Les principaux résultats obtenus montrent que pour les mêmes conditions de fonctionnement (= 1, I=5, Pt=1.5 atm et PP=0.1 atm), des quantités d’hydrogène maximales de l’ordre de 1.3 et 3.71 peuvent être récupérées respectivement pour les deux cinétiques à des températures de 685 K et 679 K. Pour les mêmes conditions de travail, la conversion d’éthanol sur le catalyseur à base de Ni/Mg-Al est quasi-complète (100%) et presque totale (95%) lorsqu’on utilise un catalyseur à base de Ni/Al2O3. En plus, on peut conclure que les deux procédés de vaporeformage d’éthanol effectués sur les deux catalyseurs peuvent être mises en œuvre avec des conditions comparables et sont simples à les réaliser à des températures et à des pressions raisonables, ce qui les rend moins coûteux. Du point de vue, quantité d’hydrogène récupérée, on constate que l’emploie du catalyseur de nickel supporté par l’alumine donne de meilleure performance, bien que le catalyseur à base de nickel supporté par le Mg-Al conduit à une conversion totale de l’éthanol.