Approche théorique pour l’étude d’un réacteur membranaire pour la production d’hydrogène. application pour la réaction du vaporéformage et de l’oxydation du méthane

Abstract

Dans le présent travail, une analyse théorique des comportements de la réaction de vaporéformage et de l'oxydation partielle du méthane dans un réacteur membranaire à base de palladium a été réalisée. Afin de déterminer les conditions optimales menant à l'amélioration de la production d'hydrogène à partir de ces réactions, un modèle mathématique a été développé pour simuler les paramètres de fonctionnement. Les Principaux résultats montrent que le modèle peut prédire les performances du réacteur membranaire. Dans le cas de vaporéformage du méthane, on a constaté que sous certaines conditions opératoires, une conversion presque complète du méthane pourrait être atteinte et une grande quantité d'hydrogène pourrait être récupérée. L’étude de l’oxydation partielle du méthane à l’état stationnaire montre qu’il est approprié de switcher entre les rapports oxygène/méthane et vapeur d’eau/méthane en vue d’obtenir une meilleure performance en termes d’hydrogène récupéré. L'étude de la réaction en fonctionnement périodique a été également réalisée. Les opérations périodiques sont censées être créés en forçant certains variables d’entrées cycliquement en utilisant des fonctions sinusoïdale et carrée. Il est intéressant de noter que pour intensifier le procédé, il est impératif d’opérer en régime de fonctionnement périodique. Les principaux résultats montrent qu'il existe une amplitude optimale des entrées manipulées conduisant à un maximum d'hydrogène récupéré. La comparaison entre les performances prévues par les voies sinusoïdale et carré montre que les meilleures performances ont été obtenues avec la voie carrée. Par ailleurs, la variation des rapports vapeur d’eau/ méthane et de gaz vecteur par l'intermédiaire d'une fonction carrée en phase tandis que le rapport oxygène/méthane est en déphasage par 180° avec une amplitude de 0,1 pourrait améliorer les performances, surtout en terme d'hydrogène pur récupéré.