tude numérique de la production d'hydrogène par le vaporeformage du méthane avec capture in situ de CO2 dans un réacteur catalytique à lit fixe

Abstract

Le présent travail porte sur le reformage à la vapeur de méthane par sorption (SE-MSR), une voie de production d'hydrogène intéressante et économe en énergie avec captage in situ du CO2. Un modèle de calcul de dynamique des fluides (CFD) pour un réacteur à lit fixe à l'échelle industrielle, avec Ni / Al2O3comme catalyseur et CaO comme adsorbant pour le captage du CO2, est développé en tenant compte également du dépôt de coke. La température est le paramètre clé du processus chimique SE-MSR à grande échelle. La production de H2est constante et maximale jusqu'à ce que la saturation de l’adsorbant CaO se produise, après quoi les concentrations de tous les autres composés commencent à varier et l'efficacité du procédé commence à chuter. Lorsque la réaction de carbonatation exothermique s'arrête, une altération des régimes thermiques est observée. L'absence de contribution de la réaction de carbonatation exothermique entraîne une diminution de la température, qui à son tour détermine une conversion plus faiblede CH4et H2O, selon les réactions de reformage endothermique. La fraction molaire maximale de sortie de H2(base sèche) est de 0,8 et elle se produit en présence de sorption de CO2; la valeur chute à 0,42 une fois que l'adsorbant atteint son degré de conversion maximal. La sélectivité molaire en hydrogène par rapport à la quantité de CH4introduite dans le réacteur est de l'ordre de 1,75 (avec capture CO2) et 0,8 (sans capture CO2). Les flux molaires obtenus et la cinétique du modèle du système montrent l'excellent choix des conditions de fonctionnement du catalyseur pour produire une grande quantité d'hydrogène ainsi que de l'adsorbant, ce qui élimine le CO2responsable du dépôt de coke.