Réactions caractéristiques du reformage

Oxydation partielle

La réaction d’oxydation partielle fait intervenir l’oxygène qui provient généralement de l’air où il est mélangé avec l’azote. C’est une réaction exothermique. . 2222 2 3.76 + 2 1 . ? + 2 3.76 + 2 1 CnHm + nO n N nCO mH n N ? < 0 0 Hr [Eq. 28] Le taux d’hydrogène est défini comme étant le rapport entre l’hydrogène qui peut potentiellement être produit au cours de la réaction34, et l’hydrogène contenu initialement dans l’hydrocarbure, en supposant que le monoxyde de carbone est traité par “water gas shift”.On peut alors atteindre des taux d’hydrogène supérieurs à 1

Vaporeformage

La réaction de vaporeformage se traduit par la réaction suivante [Eq. 29] : 2 )( ) 2 2 + ? +( + H m CnHm nH O g nCO n ? > 0 0 Hr [Eq. 29] Cette réaction est une réaction endothermique. Par rapport à l’oxydation partielle, la réaction de vaporeformage produit plus d’hydrogène par mole d’hydrocarbure consommée puisqu’une partie de l’hydrogène produit provient de l’eau.

Craquage de l’hydrocarbure

La réaction de craquage est endothermique pour la plupart des hydrocarbures et possède un coût énergétique élevé. ) 2 2 ( H m CnHm®nC + ? > 0 0 Hr [Eq. 30] Dans ce cas, l’hydrogène provient uniquement de l’hydrocarbure. 

Principales réactions complémentaires

Dans le reformage, les hydrocarbures sont prioritairement consommés par les réactions d’oxydation partielle et de vaporeformage. Une fois les hydrocarbures consommés, des réactions initialement de second ordre, deviennent prépondérantes : ß L’oxygène excédentaire réagit avec le monoxyde de carbone et l’hydrogène 2 2 2 1 CO+ O ®CO ? = o Hr -283 kJ/mol [Eq. 31] ? 222 )( 2 1 + OHOH g ? = o Hr -242 kJ/mol [Eq. 32] Ces deux réactions sont exothermiques, et tendent à se rapprocher de la réaction de combustion totale de l’hydrocarbure. ß L’eau excédentaire peut également réagir avec le monoxyde de carbone selon la réaction de “water gas shift” CO+ 2 g)( ? HOH +CO22 ? = o Hr -41 kJ/mol [Eq. 33] Cette réaction légèrement exothermique s’effectue à des températures proches de 500 K. Elle reste très limitée, pour des raisons thermodynamiques, aux températures supérieures. ß L’eau et l’oxygène excédentaires peuvent également réagir avec le carbone solide [Eq. 34], [Eq. 35], ce sont les réactions de gazéification. A noter que ces réactions peuvent avantageusement permettre d’éviter la formation de suie. C+ 2 g)( ? HOH 2+CO ? = o Hr +131 kJ/mol [Eq. 34] C O ? CO 2 1 + 2 ? = o Hr -110 kJ/mol [Eq. 35] Parmi les nombreuses réactions qui rentrent en jeu dans les processus de reformage, nous allons, en nous référant aux réactions décrites ci-dessus, présenter et expliquer l’influence des paramètres du reformage.