Nom du projet : Équipement de petite taille pour la production de méthanol en hydrogène

Flexibilité de fonctionnement de l’unité : 30 %–110 %

Temps de fonctionnement annuel : ≥8 000 heures

Principe de la technologie du méthanol en hydrogène

Après avoir été mélangé à l’eau dans un rapport défini, le méthanol est vaporisé et surchauffé, puis fait passer à travers un catalyseur sous des conditions spécifiques de température, de pression et de débit, où ont lieu les réactions de reformage du méthanol et de déplacement du monoxyde de carbone, produisant finalement un mélange gazeux d’hydrogène et de dioxyde de carbone.

La réaction de reformage à la vapeur du méthanol est un système catalytique gaz–solide complexe impliquant plusieurs composants et plusieurs réactions.

La réaction principale est :

CH3OH ⇌ CO + 2H2 -90,7 kJ/mol

CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ +41,2 kJ/mol

La réaction globale est :

CH3OH + H2O ⇌ CO2 + 3H2 -49,5 kJ/mol

Après la réaction, le mélange gazeux obtenu est refroidi, condensé et séparé afin d’obtenir un gaz de conversion contenant environ 74,5 % d’hydrogène, environ 24,5 % de CO₂ et une teneur en CO n’excédant pas 1,0 %. Le taux de conversion du méthanol en un seul passage dépasse généralement 98 %, et les matières premières non converties (méthanol et eau déminéralisée) sont renvoyées au système d’alimentation pour être recyclées. Le gaz de conversion est ensuite acheminé vers une unité d’adsorption par variation de pression pour y être séparé et purifié, ce qui permet d’obtenir de l’hydrogène de qualité produit conforme aux spécifications requises.

2.1.2 Principe du processus d’adsorption par variation de pression

Principe de l’adsorption par variation de pression :

La technologie d’adsorption par variation de pression (PSA) est devenue la méthode principale de séparation de l’hydrogène à l’échelle mondiale et a été utilisée avec succès pour la séparation et la purification de gaz tels que le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l’azote, l’oxygène et le méthane, ainsi que pour la purification d’autres gaz industriels, connaissant une application de plus en plus étendue.

La séparation par adsorption des mélanges gazeux s’effectue dans un adsorbeur à lit fixe. Un ou plusieurs adsorbants sont chargés dans l’adsorbeur ; lorsque un mélange gazeux contenant de l’hydrogène pénètre dans l’adsorbeur à une pression déterminée, les différences de caractéristiques d’adsorption des composants du gaz entraînent la formation, par chacun d’eux, d’une zone d’enrichissement par adsorption à des positions distinctes au sein du lit. Le composant le plus fortement adsorbé (CO₂) s’enrichit à l’extrémité d’entrée de l’adsorbeur, tandis que le composant le moins fortement adsorbé (H₂) s’enrichit à l’extrémité de sortie. Les zones d’enrichissement des autres composants se répartissent le long de la partie centrale de l’adsorbeur en fonction de leurs forces d’adsorption relatives, ce qui permet d’obtenir la séparation et la purification de l’hydrogène. En recourant à la méthode d’adsorption par variation de pression (PSA), il est possible de produire de l’hydrogène dont la pureté varie de 99 % à 99,9999 %.

Ce projet fait appel à l’équipement intelligent de production d’hydrogène de haute pureté à base d’alcool de YPH. Par rapport aux produits du même secteur, ce produit se distingue par des performances de pointe à l’échelle nationale et offre les six avantages notables suivants :

Avantage n° 1 : l’équipement est intégré, monté sur skid et nécessite une empreinte au sol réduite.

L’équipement est hautement intégré et monté sur skid, avec une empreinte au sol réduite : une unité de production d’hydrogène de 100 Nm³/h occupe seulement un dixième de la surface au sol d’une installation industrielle de production d’hydrogène à partir de gaz naturel de même capacité.

Avantage deux : une large gamme de modèles et des fonctionnalités complètes

Nous avons mis au point 20 produits standardisés dont les capacités de production d’hydrogène varient de 3 Nm³/h à 600 Nm³/h. Ces produits se déclinent en une large gamme de modèles et offrent des fonctionnalités complètes : le même équipement peut, simultanément, régler le débit, la pression, la pureté et le mode de chauffage.

Avantage trois : Niveau élevé d’innovation technologique

Cet équipement est le premier du secteur à recourir à la technologie de stockage de chaleur, ce qui élimine le besoin de fourneaux à huile thermique ou d’autres moyens de chauffage tels que le gaz naturel. Il intègre des technologies de récupération de chaleur résiduelle, de chauffage catalytique et d’échange thermique, portant l’efficacité thermique globale de 50 % à plus de 80 %.

Avantage quatre : catalyseur central développé en toute indépendance pour une durée de vie prolongée.

Le catalyseur de production d’hydrogène embarqué a été mis au point de manière indépendante et affiche une durée de vie supérieure à 24 000 heures, soit 1,5 à 2 fois celle des catalyseurs de production d’hydrogène conventionnels. Par ailleurs, le catalyseur de combustion constitue une première dans l’industrie, puisqu’il permet l’allumage du méthanol et de l’hydrogène à température ambiante. Par rapport au chauffage électrique traditionnel utilisé pour la production d’hydrogène, la consommation d’énergie peut être réduite de plus de 80 %.

Avantage cinq : étanchéité à l’explosion sur l’ensemble du processus, offrant un niveau de sécurité supérieur.

L’équipement bénéficie d’une conception entièrement antidéflagrante, permettant la numérisation et l’intelligence des processus clés, ainsi qu’un fonctionnement entièrement automatisé et sans surveillance pour une sécurité renforcée.

Avantage six : l’équipement de production d’hydrogène est immédiatement opérationnel et fournit de l’hydrogène en quelques secondes.

Prêt à l’emploi dès la sortie de la boîte, avec une production d’hydrogène en quelques secondes — à titre de comparaison, il faut environ une heure pour qu’un équipement de production d’hydrogène du même secteur soit mis en service et commence à produire de l’hydrogène.