Reformage du CH4 ? on vous explique

Le reformage du méthane est une réaction chimique qui consiste à produire de l’hydrogène à partir du méthane présent dans le gaz naturel ou bien présent dans le biométhane (gaz produit par dégradation de biomasse puis épuré).

La méthode du Vaporeformage

Le vaporeformage (aussi appelé reformage à la vapeur) du méthane (en anglais : steam methane reforming, SMR) consiste à faire réagir ce dernier avec la vapeur d’eau en présence d’un catalyseur. Cette transformation a lieu à haute température (840 à 950 °C), sous une pression modérée (20 à 30 bar) et selon une réaction fortement endothermique :

CH₄ + H₂O ↔ CO + 3 H₂          ΔH°₂₉₈ = +206,2 kJ·mol^-1          (1)

Le monoxyde de carbone produit dans la réaction réagit aussi avec l’eau selon une réaction faiblement exothermique :

CO + H₂O ↔ CO₂ + H₂            ΔH°₂₉₈ =    −41,1 kJ·mol^-1          (2)

Ce procédé de vaporeformage se sépare en deux réactions :

• la première est la réaction du méthane avec l’eau qui produit un gaz riche en CO et en H₂, contenant aussi du CO₂ provenant de la réaction (2). Elle a lieu vers 800-900 °C sous une pression de 25 bar, le catalyseur est le nickel ;
• la seconde, appelée shift conversion, se produit à plus basse température, elle est la réaction du gaz à l’eau (entre l’eau et le CO) qui fournit du H₂ additionnel et du CO₂. Pour cela on peut utiliser un ou deux réacteurs selon le rendement de conversion recherché (HTS ou LTS): le premier est porté à environ 400 °C (HTS : high temperature shift), avec comme catalyseur le fer-chrome, le deuxième à une température plus basse (200 °C) (LTS : low temperature shift), le catalyseur est le cuivre-fer.

En aval des ces deux réacteurs, on trouve généralement une unité de décarbonatation afin de retirer le CO₂ formé par la shift conversion².

Le vaporeformage des hydrocarbures (du méthane en particulier, qui est le principal constituant du gaz naturel, du biogaz et l’essentiel du biométhane), est une méthode fortement utilisée pour produire de l’hydrogène^3,4 dont la demande pourrait augmenter (avec le développement des piles à hydrogène notamment.