Production des gaz de synthèse par vaporéformage

Le terme gaz de synthèse peut prêter à une interprétation très vaste. En réalité, il est d’usage de considérer qu’il s’applique à des mélanges gazeux susceptibles de se combiner pour réaliser la synthèse de composés organiques ou celle de l’ammoniac.

On trouve systématiquement, dans les gaz de synthèse, deux ou plusieurs, combinés ou non, des quatre éléments les plus répandus dans la nature : le carbone, l’oxygène, l’hydrogène et l’azote. L’oxygène est pratiquement toujours combiné au carbone sous forme de monoxyde ou de dioxyde de carbone. L’hydrogène est le composant essentiel du gaz de synthèse. L’azote est indispensable à la synthèse de l’ammoniac, mais serait inerte dans le cas des synthèses de produits organiques.

Les hydrocarbures (gaz naturel ou coupes pétrolières) sont la source principale de gaz de synthèse (le lecteur se reportera au tableau synoptique Pétrochimie dans le présent traité).

L’utilisation du charbon, après le regain d’intérêt au milieu des années 80, reste totalement marginale.

Dans la fabrication du gaz de synthèse, on opère donc la transformation de C et/ou C_nH_m en CO, CO₂ , H₂ avec parfois addition de N₂ , l’oxygène étant apporté soit directement, soit par la vapeur d’eau ou l’air.

— H₂ purifié, débarrassé des composés du soufre éventuellement présents, de CO et de CO₂ , est le composant essentiel de toutes les réactions d’hydrogénation.

— Le mélange CO + CO₂ + H₂ est à l’origine de la synthèse du méthanol.

— CO seul conduit aux réactions de carbonylation.

— Le mélange CO + H₂ est la base des synthèses oxo.

— H₂ et N₂ , débarrassés de tous les composés oxygénés, permettent la synthèse de l’ammoniac, base essentielle de la chimie de l’acide nitrique et des engrais azotés.

Diverses voies de production de gaz de synthèse sont industriellement utilisées ; leur classement par ordre d’importance décroissante est le suivant :

• reformage de gaz naturel ;

• oxydation partielle de fuel lourd ;

• reformage de naphta ;

• oxyvapogazéification du charbon ;

• oxydation partielle de gaz naturel.

Pour mémoire, citons l’obtention de gaz de biomasse par fermentation de déchets végétaux.

La production de gaz de synthèse par oxydation partielle des fuels lourds et par gazéification des combustibles fait l’objet de deux articles séparés dans le présent traité.

L’objet du présent article est l’étude des différentes opérations de production et de traitement des gaz de synthèse par la voie du reformage, sachant toutefois que certaines unités de ce traitement s’appliquent...