Bases thermodynamiques
Calcul des réacteurs catalytiques - Conversion du CO par la vapeur d’eau

La conversion du monoxyde de carbone par la vapeur d’eau s’effectue en phase gazeuse par la réaction chimique réversible :

La réaction étant équimolaire, l’équilibre n’est pas influencé par la pression dans les conditions industrielles courantes (entre la pression atmosphérique et 50 bar, soit 5 MPa).

La conversion étant assez fortement exothermique, l’équilibre est déplacé à haute température vers la formation d’oxyde de carbone, et à basse température vers la formation d’hydrogène.

Dans les conditions de température élevée (950 à 1 500 ^oC) où s’opère la production de gaz de synthèse en présence de vapeur d’eau, l’équilibre de la réaction de conversion est pratiquement atteint, la teneur en oxyde de carbone étant d’autant plus importante que la température est élevée, toutes choses égales par ailleurs.

Inversement, on favorise la production d’hydrogène par un abaissement de la température et / ou par un appoint de vapeur d’eau. À température plus basse, l’abaissement de la vitesse de réaction est tel qu’il convient d’utiliser des catalyseurs afin d’obtenir des cinétiques acceptables.

• Expression de la constante d’équilibre : des considérations thermodynamiques ont permis de proposer des équations permettant de déterminer la valeur de la constante d’équilibre en fonction de la température. Une formule approchée valable à la pression atmosphérique est la suivante :

  lg K = 2 059 T ^{– 1} – 1,590 4 lg T + 1,817 × 10 ^{– 3} T – 5,65 × 10 ^–7 T ² + 8,24 × 10 ^–11 T ³ + 1,531 3

  ( 1 )

  avec :

  T (K)

   : 

  température.