Qu’est-ce que SynGas ?

Par Kris Walker26 février 2013

Le « Syngas » ou « gaz de synthèse » est une combinaison d’hydrogène, de monoxyde de carbone, de petites quantités de dioxyde de carbone et d’autres gaz à l’état de traces. Normalement dérivé de matières premières, Syngas contient du carbone, comme la biomasse, le gaz naturel, le pétrole lourd et le charbon. Dans la création de gaz naturel synthétique et la production de méthanol ou d’ammoniac.

Le gaz de synthèse est produit à la suite de la gazéification d’un combustible contenant du carbone en un produit gazeux qui a un pouvoir calorifique. Si le gaz de synthèse contient de l’azote, il doit être séparé, car l’azote et le monoxyde de carbone ont des points d’ébullition similaires et il sera difficile de récupérer du monoxyde de carbone pur par traitement cryogénique.

Le gaz de synthèse a 50 % de la densité énergétique du gaz naturel et il peut donc être brûlé et utilisé comme source de combustible. Le raffinement du gaz de synthèse avant son utilisation permet d’extraire le CO2 du gaz brut, ce qui permet d’utiliser le CO2 dans les procédés de récupération assistée du pétrole.

Production de gaz de synthèse

La production de gaz de synthèse comprend les phases suivantes :

La phase de chauffage

La première étape est la gazéification, un procédé thermochimique dans lequel les matières premières riches en carbone comme le pétro-coke, la biomasse ou le charbon sont converties en un composé gazeux constitué de monoxyde de carbone et d’hydrogène dans des conditions de haute chaleur, de haute pression et d’appauvrissement en oxygène.

Les très hautes températures de gazéification, normalement entre 800 et 1500°C (1472 et 2732°F) sont atteintes à l’aide d’une source de chaleur externe ou par oxydation partielle de la charge d’alimentation qui libère de la chaleur.

La phase de réaction

La charge d’alimentation réagit avec le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau et l’oxygène pendant la gazéification. La réaction est déclenchée par la décomposition thermique pour les matériaux riches en oxygène.

Le flux de processus pour la production de gaz de synthèse par gazéification de la biomasse – Crédits d’image : www.iprt.iastate.edu

La phase de purification

Le gaz obtenu par gazéification est brut et pas assez propre pour être utilisé. Un processus de purification est effectué pour éliminer les impuretés comme les cendres, les goudrons, les composés soufrés, le méthane, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone. La proportion d’hydrogène et d’oxygène est ajustée après la purification en fonction des applications des procédés de synthèse.

La phase catalytique

Des métaux comme le fer, le manganèse, le cobalt, le cuivre et de nouvelles molécules complexes se forment lorsque le gaz de synthèse est en contact avec différents catalyseurs. Les scientifiques expérimentent plusieurs catalyseurs pour trouver de nouvelles façons de créer des combinaisons moléculaires déjà existantes. De cette façon, il est possible de créer des carburants écologiques à partir du gaz de synthèse.

Nettoyage et conditionnement du gaz de synthèse

Le gaz de synthèse brut obtenu à partir du processus de gazéification doit être nettoyé pour éliminer les contaminants tels que le mercure, les chlorures, l’ammoniac, le soufre, les particules fines et d’autres traces de métaux lourds afin de protéger les processus en aval et de respecter les réglementations sur les émissions environnementales.

Le gaz de synthèse peut être conditionné pour ajuster le rapport hydrogène/monoxyde de carbone en fonction de l’application du processus en aval.

Les procédés typiques de nettoyage et de conditionnement du gaz de synthèse comprennent ce qui suit :

• Élimination des particules en vrac à l’aide d’un cyclone et de filtres
• Lavage humide pour éliminer les chlorures, l’ammoniac et les particules fines
• Élimination des traces de métaux lourds et de mercure à l’aide d’absorbants solides
• Décalage eau-gaz pour ajuster le rapport hydrogène/monoxyde de carbone
• Hydrolyse catalytique pour convertir le sulfure de carbonyle en sulfure d’hydrogène
• Élimination des gaz acides pour extraire les gaz contenant du soufre et le dioxyde de carbone.

Fermentation du gaz de synthèse

La fermentation du gaz de synthèse est un procédé microbien dans lequel le gaz de synthèse est utilisé comme source de carbone et d’énergie, puis converti en produits chimiques et en carburants à l’aide de micro-organismes. Le méthane, l’acide butyrique, l’acide acétique, le butanol et l’éthanol sont les principaux produits de la fermentation du gaz de synthèse.

Des acétogènes tels que Clostridium carboxidivorans, Eurobacterium limosum, Butyribacterium methylotrophicum et Peptostreptococcus products sont impliqués dans la production de produits chimiques et de carburants.

Certains des principaux avantages du procédé de fermentation du gaz de synthèse sont les suivants :

• Haute spécificité de réaction
• Faible température et pression
• Ne nécessite pas un rapport spécifique entre CO et H2
• Tolère les composés à haute teneur en soufre.

Cependant, la fermentation du gaz de synthèse présente certaines limitations telles que l’inhibition des organismes, la faible productivité volumétrique et la limitation du transfert de masse gaz-liquide.

Applications

Le gaz de synthèse peut être utilisé pour produire une large gamme d’engrais, de carburants, de solvants et de matériaux synthétiques. Quelques exemples sont les suivants :

• Vapeur à utiliser dans les moteurs de turbine pour la production d’électricité
• Azote à utiliser comme agents de pressurisation et engrais
• Hydrogène pour la production d’électricité, utilisation dans l’industrie du raffinage pour extraire plus de diesel et d’essence du pétrole brut et pour une grande variété de réactions d’hydrogénation où l’hydrogène est ajouté aux hydrocarbures insaturés
• Ammonia pour une utilisation comme engrais et pour la production de plastiques comme le polyuréthane et le nylon.
• Méthanol pour la production de plastiques, de résines, de produits pharmaceutiques, d’adhésifs, de peintures et aussi comme composant de carburants.
• Monoxyde de carbone pour utilisation dans les matières premières et les combustibles de l’industrie chimique
• Soufre pour utilisation en tant que soufre élémentaire pour l’industrie chimique
• Minéraux et solides pour utilisation en tant que scories pour les chaussées.

Production de SynGas à l’aide d’un reformage à la vapeur – Durée d’exécution – 3.00mins

Epercussions et lectures complémentaires

• Qu’est-ce que le SynGas – Biofuel.Org
• Syngas Cleanup and Conditioning – NETL
• SynGas using Steam Reformer

Written by

Kris Walker

Kris a un BA(hons) en Media & Performance de l’Université de Salford. En plus de superviser les équipes de rédaction et de vidéo, on peut trouver Kris dans les coins les plus reculés du monde pour capturer l’histoire derrière la science au nom de nos clients. En dehors du travail, Kris voit enfin un retour sur 25 ans de souffrance en soutenant Manchester City.

Citations

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  Walker, Kris. (2019, 22 mai). Qu’est-ce que SynGas ? AZoCleantech. Récupéré le 27 mars 2021 de https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377.

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  Walker, Kris. « Qu’est-ce que SynGas ? ». AZoCleantech. https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377. (consulté le 27 mars 2021).

• Harvard

  Walker, Kris. 2019. Qu’est-ce que SynGas ? AZoCleantech, consulté le 27 mars 2021, https://www.azocleantech.com/article.aspx?ArticleID=377.

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