EP2552827A1 - Procede pour une production d'hydrogène avec emission de co2 reduite - Google Patents

Procede pour une production d'hydrogène avec emission de co2 reduite

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EP2552827A1
EP2552827A1 EP11714362A EP11714362A EP2552827A1 EP 2552827 A1 EP2552827 A1 EP 2552827A1 EP 11714362 A EP11714362 A EP 11714362A EP 11714362 A EP11714362 A EP 11714362A EP 2552827 A1 EP2552827 A1 EP 2552827A1
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EP
European Patent Office
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gas
hydrogen
stream
module
rpsa
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Withdrawn
Application number
EP11714362A
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German (de)
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Arthur Darde
Solène VALENTIN
Philippe Court
Jean-Pierre Tranier
Xavier Traversac
Paul Terrien
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a process for producing hydrogen combined with CO 2 capture, wherein the hydrocarbon mixture is reformed to produce synthesis gas which is cooled, then enriched in H 2 and CO 2 , optionally dried, and treated in a PSA hydrogen purification unit to produce hydrogen, the waste being treated to capture CO 2 ; it also relates to an installation capable of implementing the method.
  • climate change is one of today's major environmental problems; Increasing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere, especially carbon dioxide, is a key cause. Reducing greenhouse gas emissions, and in particular reducing C0 2 emissions, is one of the major challenges facing man.
  • the C0 2 of human origin comes from various origins, each type of emission must be reduced.
  • One of the essential emissions, however, is that which comes from the combustion of fuels, especially fossil fuels.
  • the European community has committed to achieving an 8% reduction in greenhouse gas emissions between 2008 and 2012 compared to the 1990 level.
  • ETS Emission Trading System
  • industrial sites must buy allowances for their greenhouse gas emissions, particularly carbon dioxide.
  • Units producing hydrogen and carbon monoxide emit carbon dioxide through the combustion of carbonaceous fuels.
  • the C0 2 contained in the fumes thus comes from the combustion of non-recovered gases generated in the process and recycled in the form of fuels, and additional fuels such as naphtha and natural gas.
  • one solution consists in treating the fumes in order to capture C0 2 downstream of the combustion, a second solution is to reduce the C0 2 input from the recycled gases.
  • the invention aims to improve. Indeed, the first solution treats fumes where the CO 2 is diluted in the nitrogen of the combustion air, which makes the separation of CO 2 more expensive.
  • the objective of the present invention is to reduce the supply of C0 2 generating species from the recycled gases, while maintaining the efficiency of the combustion. This is not only to reduce the C0 2 input, but also to reduce the contribution of C0 2 generating species by combustion (mainly CO and CH 4 ).
  • the invention is particularly useful in the particular case of hydrogen production.
  • the process used for the separation and purification of hydrogen is the Pressure Swing Adsorption (PSA) adsorption process.
  • PSA Pressure Swing Adsorption
  • a solution currently used to capture the C0 2 present in the process gas is to recover it on the waste of the hydrogen purification unit, via a compression and purification unit (CPU) - so before combustion which dilutes the C0 2 in the nitrogen of the combustion air -.
  • CPU compression and purification unit
  • a hydrogen production process must integrate a C0 2 capture process with a high capture efficiency of C0 2 .
  • the aim of the invention is therefore - in order to reduce the emissions of C0 2 in the flue gases - to transform C0 2 generating species into C0 2 not during combustion but upstream from the recycling, the additional C0 2 thus produced. can be captured specifically or with the previously existing C0 2 .
  • the carbon dioxide is recovered by treating the waste of the hydrogen purification unit (pressure swing adsorption unit - PSA H 2 ). This treatment is carried out in a compression and purification unit (CPU) by cooling the PSA waste until partial condensation and obtaining a carbon dioxide-rich liquid and a new gaseous waste containing the incondensable compounds resulting from the treatment.
  • CPU compression and purification unit
  • the invention aims to limit the supply - at the level of the burners - of CO 2 emitting species by combustion (CH 4 , CO and CO 2 ), and particularly of eliminate from recycling the species with the lowest intrinsic heating / carbon dioxide emission ratio.
  • the species to be eliminated from recycling as a fuel are first and foremost carbon dioxide itself, which has an intrinsic calorific value of zero, but also carbon monoxide, the intrinsic calorific value is three times lower than that of methane.
  • the most interesting species for combustion without emission of C0 2 is naturally hydrogen.
  • the solution of the invention consists in combining unit operations of transformations and / or separations of species, applied to appropriately chosen flows in order to optimize the capture of C0 2 and thereby limit significantly C0 2 emissions generated by the partial recycling of incondensable waste gases from the compression and purification unit or CPU in the hydrogen production process.
  • the invention thus more particularly relates to a process for producing hydrogen combined with a capture of carbon dioxide from a hydrocarbon mixture comprising at least the following steps:
  • step (c) of all or part of the cooled synthesis gas for oxidizing most of the carbon monoxide to carbon dioxide with corresponding production of hydrogen
  • PSA residual gas rpsa containing mainly carbon dioxide and hydrogen, but also carbon monoxide, methane and impurities,
  • step (f) further comprises, downstream of step (f), an additional step (j) of processing the Rpsa flow, which step (j) is located upstream of a C0 2 separation step and which step (j) is a second shift reaction step which may be followed by removal of water, thereby producing a dry gas depleted of CO, and enriched in CO 2 and H 2 .
  • step (g) of a step of drying the Rpsa stream for removal of the water molecules contained in the residual Rpsa and thus obtain a residual Rpsa dry enough to avoid condensation of carbonic acid in step (g).
  • the stream X processed in step (h) may be directly derived from the stream Rpsa, in this case, step (j) will be followed by an additional step of separating the C0 2 .
  • the stream X may also be indirectly derived from the Rpsa stream, that is to say, be the product of a treatment to which the Rpsa stream has been subjected - for example a step (j) -, and the step (h) constitutes in this case said step of C0 2 separation as described above.
  • the purpose of the treatment of the invention is therefore to convert carbon monoxide which has not been converted during the first shift reaction of step (c) so as to eliminate carbon monoxide which without this additional treatment would still be present in the final stream to recycle. This transformation by displacement reaction with the steam is carried out according to the reaction:
  • a shift reaction does not ensure complete transformation, especially since it is carried out at high temperature; it allows a greater transformation of CO in CO 2 at medium temperature (MT shift), and even more at low temperature (LT shift).
  • step (c) The shift reaction of step (c) is generally carried out at high temperature (the outlet temperature is between 250 and 480 ° C.) since it applies to the synthesis gas generated at a very high temperature, and especially cooled to implement this reaction. It therefore remains at step output (c) a significant proportion of unreacted carbon monoxide. It is this remaining carbon monoxide that will react thereafter in step (j).
  • the CO 2 thus formed is eliminated by separation, either alone or at the same time as the CO 2 present at the outlet of the first shift step (c), depending on the location of this additional step according to the invention.
  • This second shift step carried out at medium or low temperature (the outlet temperature is between 200 and 300 ° C) makes it possible to eliminate most of the CO that would be returned as fuel to the reforming, and therefore to reduce noticeably the amount of CO 2 in the fumes.
  • This additional shift step can be performed in different locations of the process, since a CO 2 separation step produced is included in the downstream process.
  • Step (j) is fed with the compressed residual Rpsa from step (g), and the shifted and optionally dried gas from step (j) constitutes the flow X which feeds the step (h); ), which step (h) constitutes in this case the said step during which CO2 is separated, as described above;
  • Step (j) is fed by the capture waste Rc resulting from step (h), and the shifted gas - and possibly dried gas resulting from step (j) - is then treated in a step (k) separating the CO 2 - which will be returned to feed step (h) - and produces a gas rich in 3 ⁇ 4 suitable for recycling as a clean fuel; preferably, step (k) is a pressure modulation adsorption step via a PSA CO 2 , then the hydrogen-rich waste product from said adsorption step is recycled as a clean fuel in reforming;
  • Step (j) may be fed with the permeate enriched in hydrogen, CO and CO 2 of a membrane downstream of step (h), and the shifted gas - and optionally dried gas from step (j) ) - is then recycled to the input of the pressure modulation adsorption separation step (f).
  • this relates to an installation for hydrogen production combined with a capture of carbon dioxide from a mixture of hydrocarbons, comprising at least:
  • At least a first synthesis gas cooling module with means for recovering the available heat
  • PSA pressure swing adsorption purification unit
  • a compression module capable of compressing the PSA waste to a pressure of between 20 and 100 bar
  • step (h) for processing a stream X resulting (directly or indirectly) from the Rpsa stream for separating C0 2 allowing a liquid or supercritical C0 2 stream to be obtained and a capture waste gas Rc, enriched in hydrogen and other non-condensable constituents, means for treating the capture waste Rc to produce at least one stream to be recycled as a fuel in the reforming furnace,
  • the plant further comprises, downstream of the compression module, and upstream of a C0 2 separation means, a second inverse conversion module which can be followed by a water removal module.
  • the installation comprises all or part of the following means: Feed means for feeding the second inverse conversion module to the compressed Rpsa residual, and means for supplying the means for implementing step (h) in shifted gas from the second conversion module. followed by a water removal module;
  • said shifted gas treatment means from step (j) for separating the CO 2 and producing a gas rich in H 2 comprise a CO 2 separation unit by pressure swing adsorption of the PSA C0 2 type,
  • Membrane permeation means for treating the capture waste Rc, means for supplying the second inverse conversion module with the permeate enriched in hydrogen, CO and CO 2 originating from the membrane permeation means, and means for feeding the the pressure modulation adsorption purification unit (or PSA) of the dry synthesis gas making it possible to obtain hydrogen and a residual Rpsa in the shifted gas from said second conversion module which can be followed by a module water removal.
  • PSA pressure modulation adsorption purification unit
  • FIG. 1 is a schematic view of a process for producing hydrogen combined with a capture of carbon dioxide according to the invention, in which the (second) shift step according to the invention is carried out on the residue from the step of separating C0 2 by CPU, and the product of the reaction being treated with a PSA C0 2 ,
  • FIG. 2 is a schematic view of a process for producing hydrogen combined with a capture of carbon dioxide according to the invention, in which the (second) shift step according to the invention is placed downstream of the separation. of hydrogen by PSA and upstream of the step of separating C0 2 by CPU
  • 3 is a schematic view of a process for producing hydrogen combined with a capture of carbon dioxide according to the invention, in which the (second) shift step according to the invention is carried out on the permeate of the membrane permeation of the waste resulting from the C0 2 separation step by CPU.
  • FIG. 1 thus describes a preferred embodiment of the process of the invention in which a hydrocarbon feedstock 1 mixed with water vapor (not shown) feeds a reformer 2 to generate a synthesis gas 3 containing at least methane, hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide.
  • This steam reforming step is carried out in a steam-reforming furnace containing tubes filled with catalysts, the heat required for reforming being supplied by combustion.
  • the synthesis gas 3 is then cooled to 4, the cooled synthesis gas being then subjected to a shift reaction in 6 during which the carbon monoxide reacts with water (shown but not referenced) to be partly - transformed into H 2 and C0 2 , thus making it possible to improve the production of hydrogen.
  • the reaction involved (CO + H 2 0 -> CO 2 + H 2 ) is called the water gas reaction (shift reaction in English).
  • the reaction is generally conducted at high temperature in a reactor called HT shift (high temperature shift).
  • the synthesis gas 7 obtained - enriched in H 2 and in CO 2 - is cooled to 8, then the cooled gas 9 is dried in 10 to remove the water molecules and thus obtain a dry gaseous mixture 11, which is subjected to a separation step in a pressure modulation adsorption unit 12 (or PSA H 2 ) thus making it possible to obtain a high-pressure stream 13 enriched in hydrogen with a purity of at least 98% and a waste gas 14 at low pressure containing carbon dioxide, but also the other gases present in the synthesis gas: CO, CH 4 , N 2 and impurities as well as the hydrogen not extracted in the PSA H 2 .
  • Stream 14 is then processed to capture C0 2 ; for this, it is compressed (not shown) so that its pressure is between 20 and 100 bar, then it undergoes one or more successive stages of condensation / separation in the CPU unit 20 to obtain a liquid stream 21 enriched with C0 2 , and a gas stream 22 (capture waste Rc) enriched in hydrogen and other non-condensable constituents, in particular carbon monoxide.
  • the gas stream 22 is then subjected (after heating - not shown - to a temperature between 190 and 250 ° C.) to a shift reaction at 23 in a shift reactor operating at low temperature (low temperature shift or LT shift ) in the presence of water (the addition of steam water is represented but not referenced).
  • This passage of the capture waste in the shift reactor thus makes it possible to convert most of the CO contained in C0 2 to capture it, thus limiting the content of C0 2 in the fumes.
  • the shifted gas 24 contains a mixture of hydrogen, carbon dioxide, methane, nitrogen, with traces of carbon monoxide, it is dried in 25 to produce a dry shifted gas 26, which is then introduced into a separation unit 27. According to the method of FIG.
  • this separation unit is a pressure modulation adsorption separation unit via a PSA C0 2 which produces a stream 29 enriched in C0 2 and a stream 28, a residual PSA.
  • C0 2 containing very predominantly hydrogen, methane in large quantities, as well as carbon dioxide, carbon monoxide and nitrogen as minor constituents.
  • the stream 29, rich in C0 2 is sent to the C0 2 capture unit for treatment, and the stream 28 is sent as clean fuel (little CO 2 generator in the fumes) to the unit. reforming 2.
  • Figure 2 depicts a second preferred embodiment of the method of the invention. Certain elements common to the 3 embodiments of the invention bear the same reference numbers. The differentiating elements have different numbers. A first part of the process - apart from variations in compositions and flows due to the recycled streams - until the streams 13 and 14 are obtained at the output of the PSA H 2 referenced 12, is identical in the diagrams of the three figures.
  • the stream 14 is then compressed at 30 so that its pressure is of the order of 30 bars.
  • the compressed gas stream 31 is then subjected (after heating to a temperature of between 190 and 250 ° C.) to a shift reaction at 32 in a shift reactor operating at low temperature (low temperature shift or LT shift) in the presence of water (unreferenced).
  • This passage of the PSA residual in the shift reactor thus makes it possible to transform most of the CO contained in C0 2 , which is added to that already present in the stream 31.
  • the shifted gas 33 contains hydrogen, carbon dioxide, methane, nitrogen, and traces of carbon monoxide, it is dried at 34 to produce a dry shifted gas which then undergoes one or more successive stages of condensation / separation in the CPU 36 to obtain a liquid stream 38 enriched in C0 2 , and a gas stream 37 enriched with hydrogen and other non-condensable constituents.
  • Stream 38 is the C0 2 produced by the process, the gas stream 37 (incondensable or capture waste stream) is enriched in hydrogen. It also contains the incondensable constituents, in particular methane, nitrogen, unconverted carbon monoxide, but also a non-zero part of carbon dioxide.
  • the incondensables of the CO 2 compression and purification unit essentially contain CH 4 , N 2 if present in the reformed hydrocarbon mixture and H 2 .
  • the stream 37 is thus treated at 39 by membrane permeation to obtain a stream 41 rich in hydrogen which is recycled upstream of the PSA H 2 and a residual 40 under pressure. Nitrogen permeating very little with hydrogen, the recycling of hydrogen at the inlet of the PSA does not lead to a nitrogen accumulation in the process.
  • the waste 40 is recycled to the reforming unit, partly as a filler in addition to the hydrocarbon feedstock and partly as fuel.
  • Figure 3 depicts a third preferred embodiment of the method of the invention.
  • a number of elements common to the 3 embodiments of the invention bear the same reference numbers.
  • the differentiating elements have different numbers.
  • the stream 22 is then treated in a membrane permeation module at 42 to obtain a stream 43 rich in hydrogen, CO and CO 2 and a residual 44 under pressure.
  • the stream enriched with hydrogen, CO and CO 2 43 is then subjected (after heating up to a temperature of between 190 and 250 ° C.) to a 45-shift reaction in a shift reactor operating at low or medium temperature (Low or Middle Temperature Shift) in the presence of water (not referenced).
  • This passage of the permeate in the shift reactor thus makes it possible to transform most of the CO that it contains into C0 2 , which is added to that already present in the stream 43.
  • the shifted gas 46 contains hydrogen, carbon dioxide and traces of carbon monoxide, it is recycled upstream of the drying unit 10.
  • the residual 44 of the membrane permeation unit 42 is treated at 47 by membrane permeation to obtain a stream 48 rich in C0 2 which is recycled upstream of the CPU 20 and a residual 49 under pressure.
  • the waste 49 is recycled to the reforming unit as a fuel.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de production d'hydrogène avec émissions de dioxyde de carbone réduites à partir d'un mélange d'hydrocarbures dans lequel le mélange d'hydrocarbures est reformé (2) pour produire un gaz de synthèse qui est refroidi (4), puis traité dans un réacteur de shift (HT shift) (6) de sorte à être enrichi en H2 et CO2 Optionnellement séché (10), il est traité dans une unité PSA (12) de purification d'hydrogène pour produire de l'hydrogène, le résiduaire étant traité par condensation partielle en vue de capturer du CO4 (20), avant d'être envoyé en tant que combustible vers le reformage (28). Selon l'invention, les émissions de CO2.dans les fumées sont réduites par transformation du monoxyde de carbone du gaz de synthèse n'ayant pas réagi lors de la réaction de shift à haute température en dioxyde de carbone via une seconde réaction de shift (23) en aval du PSA, et capture du CO2 supplémentaire (27) ainsi généré préalablement à l'envoi en tant que combustible.

Description

Procédé pour une production d'hydrogène avec émission de C02 réduite
La présente invention concerne un procédé de production d'hydrogène combiné à une capture de C02, dans lequel le mélange d'hydrocarbures est reformé pour produire un gaz de synthèse qui est refroidi, puis enrichi en H2 et C02, optionnellement séché, et traité dans une unité PSA de purification d'hydrogène pour produire de l'hydrogène, le résiduaire étant traité en vue de capturer du C02 ; elle concerne aussi une installation apte à la mise en œuvre du procédé.
Le changement climatique est l'un des grands problèmes environnementaux actuels ; l'accroissement de la concentration en gaz à effet de serre dans l'atmosphère, notamment en dioxyde de carbone, en est une cause essentielle. Diminuer les émissions de gaz à effet de serre, et tout particulièrement diminuer les émissions de C02 est un des grands défis qui s'imposent à l'homme.
Le C02 d'origine humaine provient d'origines diverses, chaque type d'émission doit être diminué. L'une des émissions essentielles est cependant celle qui est issue de la combustion des combustibles, tout particulièrement des combustibles fossiles.
La communauté européenne s'est engagée à atteindre une réduction de 8% de ses émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012 comparé au niveau de 1990. Pour aider à atteindre ce résultat, un marché des émissions de gaz à effet de serre (ETS, Emission Trading System) a été établi. C'est ainsi que les sites industriels doivent acheter des quotas correspondant à leurs émissions de gaz à effet de serre, et particulièrement de dioxyde de carbone.
Les unités produisant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone émettent du dioxyde de carbone par la combustion de combustibles carbonés. Le C02 contenu dans les fumées provient ainsi de la combustion de gaz non valorisés générés dans le procédé et recyclés sous forme de combustibles, et de combustibles additionnels tels que le naphta et le gaz naturel.
S'ils ne sont pas encore concernés, les sites de production de H2/CO seront inclus dans l'ETS à partir de 2013.
Par ailleurs, de nombreux autres pays tels que le Canada ou les Etats-Unis se proposent d'instaurer également un marché de quotas d'émissions de C02.
Ainsi, parce qu'ils seront bientôt soumis à cette contrainte, ces sites et en particulier les sites de production d'hydrogène se doivent de développer dès à présent des solutions de capture de C02 à haut rendement. Une partie du C02 émis dans les fumées provient de la combustion de combustibles carbonés recyclés depuis le procédé ; les gaz non valorisés renvoyés vers la combustion contiennent en proportions variables du méthane, du dioxyde de carbone, de l'azote et aussi de l'hydrogène.
Afin de diminuer les émissions de C02 par les fumées, une solution consiste à traiter les fumées afin de capter le C02 en aval de la combustion, une deuxième solution consiste à diminuer l'apport en C02 provenant des gaz recyclés.
C'est cette seconde solution que l'invention vise à améliorer. En effet, la première solution traite des fumées où le C02 est dilué dans l'azote de l'air de combustion, ce qui rend la séparation du C02 plus coûteuse.
L'objectif de la présente invention est de diminuer l'apport en espèces génératrices de C02 en provenance des gaz recyclés, tout en maintenant l'efficacité de la combustion. Il s'agit, non seulement de diminuer l'apport en C02, mais aussi de diminuer l'apport en espèces génératrices de C02 par combustion (CO et CH4 principalement).
L'invention est particulièrement utile dans le cas particulier de la production d'hydrogène.
Lorsque l'on souhaite produire de l'hydrogène à partir d'un gaz riche en hydrogène - typiquement un gaz de synthèse enrichi en hydrogène par réaction de shift à température élevée (HT Shift) en présence de vapeur d'eau (selon la réaction CO + H20 - C02 + H2) - , le procédé utilisé pour la séparation et la purification de l'hydrogène est le procédé d'adsorption par modulation de pression ou PS A (Pressure Swing adsorption). Ce procédé permet de générer un flux d'hydrogène pur - de pureté supérieure en général à 99% en volume - et un gaz résiduaire appauvri en hydrogène concentrant les autres espèces présentes dans le mélange initial à purifier, et parmi celles-ci, le C02.
Une solution actuellement utilisée pour capturer le C02 présent dans le gaz de procédé consiste à le récupérer sur le résiduaire de l'unité de purification de l'hydrogène, via une unité de compression et purification (CPU) - donc avant la combustion qui dilue le C02 dans l'azote de l'air de combustion - . Cette solution est notamment décrite dans le document WO 2006/054008.
Un procédé de production d'hydrogène se doit d'intégrer un procédé de capture de C02, présentant un haut rendement de capture du C02. L'invention a donc pour objectif - afin de diminuer les émissions de C02 dans les fumées - de transformer des espèces génératrices de C02 en C02 non pas lors de la combustion, mais en amont du recyclage, le C02 supplémentaire ainsi produit pouvant être capturé spécifiquement ou avec le C02 existant précédemment.
Le dioxyde de carbone est récupéré par traitement du résiduaire de l'unité de purification de l'hydrogène (unité d'adsorption par modulation de pression - PSA H2). Ce traitement est réalisé dans une unité de compression et purification (CPU) par refroidissement du résiduaire du PSA jusqu'à condensation partielle et obtention d'un liquide riche en dioxyde de carbone et un nouveau résiduaire, gazeux contenant les composés incondensables issus du traitement par CPU.
On s'est jusqu'à présent intéressé au traitement du résiduaire de PSA en vue de capturer une partie importante du C02 contenu dans le gaz de synthèse et de limiter ainsi les émissions de C02 dans les fumées de combustion, il reste que le recyclage des gaz résiduaires de ce traitement de capture - capture réalisée en général dans une unité de compression et purification (CPU) - est susceptible de générer aussi une quantité encore importante de C02 dans les fumées de combustion ; ce C02 provenant de molécules carbonées autres que le C02, mais pouvant produire du C02 (essentiellement CO et CH4).
Afin d'améliorer le rendement de capture du C02, il est connu de traiter les gaz incondensables issus de la CPU par perméation membranaire, le but étant d'obtenir un courant riche en méthane pour en recycler une partie dans la zone de combustion du four et une partie dans la zone de reformage.
C'est ce qui est décrit dans le document WO 2006/054008 qui enseigne un procédé de productions combinées d'hydrogène et de dioxyde de carbone à partir d'un gaz de synthèse obtenu par reformage de gaz naturel dans lequel un fluide enrichi en dioxyde de carbone est récupéré par traitement du résiduaire de l'unité PSA H2, ce traitement permettant l'obtention d'au moins un courant liquide ou supercritique riche en C02 et d'un second courant gazeux riche en H2 et contenant la majorité du C02 restant, ce document divulgue en outre de traiter ce second courant dans une unité de perméation afin de produire deux flux qui seront, pour le premier qui est enrichi en H2 et C02, recyclé dans la charge alimentant le PSA, tandis que le second qui contient CO, CH4, N2, etc... est envoyé vers le four de reformage, incluant la partie combustion des gaz combustibles et la partie conversion du méthane en hydrogène. Cependant, avec cette solution, le méthane et le monoxyde de carbone présents dans le second courant issu du traitement du résiduaire du PSA sont toujours introduits dans les brûleurs et génèrent donc du C02, par combustion, qui est donc toujours rejeté à l'atmosphère.
Afin de limiter les émissions de C02, l'invention a pour but de limiter l'apport - au niveau des brûleurs - d'espèces émettrices de C02 par combustion (CH4, CO et C02), et tout particulièrement d'éliminer du recyclage les espèces présentant le plus mauvais rapport pouvoir calorifique intrinsèque / dioxyde de carbone émis. Ainsi que le montre le tableau ci-dessous, les espèces à éliminer du recyclage en tant que combustible sont donc en premier lieu, le dioxyde de carbone lui-même, dont le pouvoir calorifique intrinsèque est nul, mais aussi le monoxyde de carbone dont le pouvoir calorifique intrinsèque est trois fois plus faible que celui du méthane. L'espèce la plus intéressante pour une combustion sans émission de C02 étant tout naturellement l'hydrogène.
Espèces H2 CH4 CO C02
Kcal/NM3 C02 généré ∞ (infini) 8550 3020 0
Pour cela, la solution de l'invention consiste à combiner des opérations unitaires de transformations et/ ou de séparations d'espèces, appliquées à des flux judicieusement choisis dans le but d'optimiser la capture de C02 et par là-même de limiter de manière significative les émissions de C02 générées par le recyclage partiel des gaz résiduaires incondensables de l'unité de compression et purification ou CPU dans le procédé de production d'hydrogène.
L'invention a ainsi plus particulièrement pour objet un procédé de production d'hydrogène combinée à une capture de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures comportant au moins les étapes suivantes :
- une étape( a) de reformage du mélange d'hydrocarbures pour l'obtention d'un gaz de synthèse contenant au moins de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau ainsi que des impuretés,
- une étape (b) de refroidissement du gaz de synthèse avec récupération de la chaleur disponible,
- une étape (c) de réaction de shift de tout ou partie du gaz de synthèse refroidi pour oxyder la majeure partie du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone avec production correspondante d'hydrogène, - une étape (d) de refroidissement du gaz de synthèse enrichi en H2 et C02 issu de l'étape (c) avec séparation de l'eau condensée,
- une étape (e) facultative de séchage additionnel du gaz de synthèse refroidi pour l'obtention d'un gaz de synthèse sec (de teneur en eau inférieure à 200 ppm).
- une étape (f) de séparation de constituants du gaz de synthèse sec dans une unité d'adsorption par modulation de pression (ou PSA H2) permettant l'obtention d'un flux à haute pression enrichi en hydrogène et d'un flux Rpsa de gaz résiduaire de PSA contenant majoritairement du dioxyde de carbone et de l'hydrogène, mais aussi du monoxyde de carbone, du méthane et des impuretés,
ainsi que des étapes de traitement du flux Rpsa comportant au moins :
- une étape (g) de compression dudit flux Rpsa résiduaire telle que sa pression soit comprise entre 20 et 100 bars,
- une étape (h) de traitement d'un flux X issu - directement ou indirectement - du flux Rpsa pour séparer du C02 permettant l'obtention d'un flux de C02 liquide ou supercritique et d'un résiduaire de capture Rc gazeux, enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables,
- une étape (i) de traitement du résiduaire de capture Rc pour produire au moins un courant à recycler en tant que combustible dans le four de reformage,
caractérisé en ce que le procédé comprend en outre, en aval de l'étape (f), une étape (j) supplémentaire de traitement du flux Rpsa, laquelle étape (j) est située en amont d'une étape de séparation du C02, et laquelle étape (j) est une deuxième étape de réaction de shift pouvant être suivie d'une élimination d'eau, produisant ainsi un gaz sec appauvri en CO, et enrichi en C02 et en H2.
On pourra, en cas de besoin faire précéder l'étape (g) d'une étape de séchage du flux Rpsa pour élimination des molécules d'eau contenues dans le résiduaire Rpsa et obtenir ainsi un résiduaire Rpsa suffisamment sec pour éviter la condensation d'acide carbonique dans l'étape (g).
Le flux X traité dans l'étape (h) peut être directement issu du flux Rpsa, dans ce cas, l'étape (j) sera suivie d'une étape supplémentaire de séparation du C02. Le flux X peut aussi être indirectement issu du flux Rpsa, c'est-à-dire être le produit d'un traitement auquel a été soumis le flux Rpsa - par exemple une étape (j) -, et l'étape (h) constitue dans ce cas ladite étape de séparation du C02 tel que décrit ci-dessus. Le traitement de l'invention a ainsi pour but de transformer le monoxyde de carbone qui n'a pas été transformé lors de la première réaction de shift de l'étape (c) de sorte à éliminer du monoxyde de carbone qui sans ce traitement complémentaire serait encore présent dans le flux final à recycler. Cette transformation par réaction de déplacement avec la vapeur d'eau s'effectue selon la réaction :
CO + H20 <=> CO2 + H2.
Une réaction de shift n'assure pas une transformation totale, d'autant moins qu'elle est réalisée à température élevée ; elle permet une transformation plus importante du CO en CO2 à température moyenne (MT shift), et encore plus à basse température (LT shift).
La réaction de shift de l'étape (c) est généralement réalisée à température haute (la température de sortie est comprise entre 250 et 480°C) puisqu'elle s'applique au gaz de synthèse généré à une très haute température, et spécialement refroidi pour mettre en œuvre cette réaction. Il reste donc en sortie d'étape (c) une proportion importante de monoxyde de carbone n'ayant pas réagi. C'est ce monoxyde de carbone restant qui va réagir par la suite lors de l'étape (j). Le CO2 ainsi formé est éliminé par séparation, soit seul soit en même temps que le CO2 présent en sortie de la première étape de shift (c), selon la localisation de cette étape supplémentaire selon l'invention. Cette seconde étape de shift, réalisée à moyenne ou basse température (la température de sortie est comprise entre 200 et 300°C) permet d'éliminer l'essentiel du CO qui serait renvoyé en tant que combustible vers le reformage, et donc de diminuer de manière notable la quantité de CO2 dans les fumées.
Cette étape de shift supplémentaire peut être réalisée en différentes localisations du procédé, dès lors qu'une étape de séparation du CO2 produit est comprise dans le procédé aval. C'est ainsi que selon des variantes préférées :
• l'étape (j) est alimentée par le résiduaire Rpsa comprimé issu de l'étape (g), et le gaz shifté et éventuellement séché issu de l'étape (j) - constitue le flux X qui alimente l'étape (h), laquelle étape (h) constitue dans ce cas la dite étape au cours de la quelle du C02 est séparé, tel que décrit ci-dessus ;
• l'étape (j) est alimentée par le résiduaire de capture Rc issu de l'étape (h), et le gaz shifté - et éventuellement séché issu de l'étape (j) - est ensuite traité dans une étape (k) qui sépare le CO2 - qui sera renvoyé pour alimenter l'étape (h) - et produit un gaz riche en ¾ apte à être recyclé comme combustible propre ; de préférence, l'étape (k) est une étape d'adsorption par modulation de pression via un PSA CO2, puis le résiduaire riche en hydrogène issu de ladite étape d'adsorption est recyclé comme combustible propre dans le reformage ;
• l'étape (j) peut être alimentée par le perméat enrichi en hydrogène, CO et C02 d'une membrane en aval de l'étape (h), et le gaz shifté - et éventuellement séché issu de l'étape (j) - est ensuite recyclé en entrée de l'étape (f) de séparation par adsorption à modulation de pression.
Selon un autre aspect de l'invention, celle-ci concerne une installation pour une production d'hydrogène combinée à une capture de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures, comprenant au moins :
un module de reformage du mélange d'hydrocarbures pour l'obtention d'un gaz de synthèse,
au moins un premier module de refroidissement du gaz de synthèse avec des moyens pour la récupération de la chaleur disponible,
- un module de conversion inverse à la vapeur (shift) du gaz de synthèse,
- un module de refroidissement du gaz de synthèse shifté avec condensation de la vapeur d'eau et récupération de l'eau condensée,
- un module optionnel de séchage du gaz de synthèse shifté et refroidi,
- une unité de purification par adsorption par modulation de pression (ou PSA) du gaz de synthèse sec permettant l'obtention d'hydrogène et d'un résiduaire Rpsa, ainsi que :
- un module de compression apte à comprimer le résiduaire du PSA jusqu'à une pression comprise entre 20 et 100 bars,
des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) de traitement d'un flux X issu (directement ou indirectement) du flux Rpsa pour séparer du C02 permettant l'obtention d'un flux de C02 liquide ou supercritique et d'un résiduaire de capture Rc gazeux, enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables, des moyens de traitement du résiduaire de capture Rc pour produire au moins un courant à recycler en tant que combustible dans le four de reformage,
et dans laquelle l'installation comprend en outre, en aval du module de compression, et en amont d'un moyen de séparation du C02, un second module de conversion inverse pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau.
Selon des variantes préférées, l'installation comprend tout ou partie des moyens suivants : • des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le résiduaire Rpsa comprimé, et des moyens destinés à alimenter les moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) en gaz shifté issu du second module de conversion .pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau ;
• des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le résiduaire de capture Rc issu des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h), ainsi que des moyens de traitement du gaz shifté issu de l'étape (j) pour séparer le C02 et produire un gaz riche en H2, ainsi que des moyens d'alimentation des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) en ledit C02 séparé et des moyens aptes à recycler ledit gaz riche en H2 comme combustible ; avantageusement, lesdits moyens de traitement du gaz shifté issu de l'étape (j) pour séparer le C02 et produire un gaz riche en H2 comprennent une unité de séparation de C02 par adsorption à modulation de pression du type PSA C02,
• des moyens de perméation membranaire pour traiter le résiduaire de capture Rc, des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le perméat enrichi en hydrogène, CO et C02 issus des moyens de perméation membranaire, et des moyens d'alimentation de l'unité de purification par adsorption par modulation de pression (ou PSA) du gaz de synthèse sec permettant l'obtention d'hydrogène et d'un résiduaire Rpsa en le gaz shifté issu dudit second module de conversion pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples de mise en œuvre non limitatifs, descriptions faites en référence aux figures annexées dans lesquelles :
• la Figure 1 est une vue schématique d'un procédé de production d'hydrogène combiné avec une capture de dioxyde de carbone selon l'invention, dans lequel la (seconde) étape de shift selon l'invention est réalisée sur le résiduaire issu de l'étape de séparation de C02 par CPU, et le produit de la réaction étant traité par un PSA C02,
• la Figure 2 est une vue schématique d'un procédé de production d'hydrogène combiné avec une capture de dioxyde de carbone selon l'invention, dans lequel la (seconde) étape de shift selon l'invention est placée en aval de la séparation d'hydrogène par PSA et en amont de l'étape de séparation de C02 par CPU, • la Figure 3 est une vue schématique d'un procédé de production d'hydrogène combiné avec une capture de dioxyde de carbone selon l'invention, dans lequel la (seconde) étape de shift selon l'invention est réalisée sur le perméat de la perméation membranaire du résiduaire issu de l'étape de séparation de C02 par CPU.
La Figure 1 décrit ainsi un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention dans lequel une charge d'hydrocarbures 1 mélangée à de la vapeur d'eau (non représentée) alimente un reformeur 2 pour générer un gaz de synthèse 3 contenant au moins du méthane, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et du dioxyde de carbone. Cette étape de reformage à la vapeur est réalisée dans un four de vapo -reformage contenant des tubes remplis de catalyseurs, la chaleur nécessaire au reformage étant apportée par combustion. Le gaz de synthèse 3 est alors refroidi en 4, le gaz de synthèse refroidi 5 étant ensuite soumis en 6 à une réaction de shift durant laquelle le monoxyde de carbone réagit avec de l'eau (représentée mais non référencée) pour être - pour partie - transformé en H2 et C02, permettant ainsi d'améliorer la production d'hydrogène. La réaction mise en jeu (CO + H20 -> C02 + H2) est appelée réaction de gaz à l'eau (réaction de shift en langue anglaise). La réaction est en général conduite à haute température dans un réacteur dit HT shift (high température shift). Le gaz de synthèse 7 obtenu - enrichi en H2 et en C02 - est refroidi en 8, puis le gaz refroidi 9 est séché en 10 pour éliminer les molécules d'eau et obtenir ainsi un mélange gazeux sec 11, lequel est soumis à une étape de séparation dans une unité 12 d'adsorption par modulation de pression (ou PSA H2) permettant ainsi d'obtenir un flux à haute pression 13, enrichi en hydrogène à une pureté au moins égale à 98% et un gaz résiduaire 14 à basse pression contenant du dioxyde de carbone, mais aussi les autres gaz présents dans le gaz de synthèse : CO, CH4, N2 et impuretés ainsi que l'hydrogène non extrait dans le PSA H2.
Le flux 14 est ensuite traité pour en capturer le C02 ; pour cela, il est comprimé (non représenté) de telle sorte que sa pression soit comprise entre 20 et 100 bars, puis il subit une ou plusieurs étapes successives de condensation/ séparation dans l'unité CPU 20 pour obtenir un flux liquide 21 enrichi en C02, et un flux gazeux 22 (résiduaire de capture Rc), enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables, notamment en monoxyde de carbone.
Le flux gazeux 22 est ensuite soumis (après chauffage - non représenté - jusqu'à une température comprise entre 190 et 250°C) à une réaction de shift en 23 dans un réacteur de shift fonctionnant à basse température (low température shift ou LT shift) en présence d'eau (l'addition d'eau vapeur est représentée mais non référencée). Ce passage du résiduaire de capture dans le réacteur de shift permet ainsi de transformer la plus grande partie du CO qu'il contient en C02, pour le capturer, limitant ainsi la teneur en C02 dans les fumées. Le gaz shifté 24 contient un mélange d'hydrogène, de dioxyde de carbone, de méthane, d'azote, avec des traces de monoxyde de carbone, il est séché en 25 pour produire un gaz shifté sec 26, qui est ensuite introduit dans une unité de séparation 27. Selon le procédé de la Figure 1 , cette unité de séparation est une unité de séparation par adsorption par modulation de pression via un PSA C02 qui produit un flux 29 enrichi en C02 et un flux 28, résiduaire de PSA C02, contenant très majoritairement de l'hydrogène, du méthane en quantité importante, ainsi que du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et de l'azote en tant que constituants mineurs. Le flux 29, riche en C02, est envoyé vers l'unité de capture de C02 pour y être traité, et le flux 28 est envoyé en tant que combustible propre (peu générateur de C02 dans les fumées) vers l'unité de reformage 2.
La Figure 2 décrit un deuxième mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. Certains éléments communs aux 3 modes de réalisation de l'invention portent les mêmes numéros de référence. Les éléments différentiant portent des numéros différents. Une première partie du procédé - abstraction faite des variations de compositions et débits dues aux flux recyclés - jusqu'à obtention des flux 13 et 14 en sortie du PSA H2 référencé 12, est identique dans les schémas des trois figures.
Le flux 14 est ensuite comprimé en 30 de telle sorte que sa pression soit de l'ordre de 30 bars. Le flux gazeux comprimé 31 est ensuite soumis (après chauffage jusqu'à une température comprise entre 190 et 250°C) à une réaction de shift en 32 dans un réacteur de shift fonctionnant à basse température (Low température Shift ou LT shift) en présence d'eau (non référencée). Ce passage du résiduaire de PSA dans le réacteur de shift permet ainsi de transformer la plus grande partie du CO qu'il contient en C02, qui s'ajoute à celui déjà présent dans le flux 31. Le gaz shifté 33 contient de l'hydrogène, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'azote, et des traces de monoxyde de carbone, il est séché en 34 pour produire un gaz shifté sec 35 qui subit ensuite une ou plusieurs étapes successives de condensation/ séparation dans l'unité CPU en 36 pour obtenir un flux liquide 38 enrichi en C02, et un flux gazeux 37 enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables. Le flux 38 constitue le C02 produit par le procédé, le flux gazeux 37 (flux des incondensables ou résiduaire de capture) est enrichi en hydrogène. Il contient en outre les constituants incondensables, notamment méthane, azote, monoxyde de carbone non transformé, mais aussi une partie non nulle du dioxyde de carbone.
En fonction des exigences et besoins à satisfaire, il existera différentes possibilités d'utilisation de ce flux 37, en effet, après l'étape de shift selon l'invention, les incondensables de l'unité de compression et purification de C02 contiennent essentiellement CH4, N2 s'il y en a dans le mélange d'hydrocarbures réformé et H2.
Parmi les utilisations envisageables, on citera :
• l'utilisation dans le four de reformage comme combustible propre ; par rapport à la solution actuelle, ce gaz présente un taux d'émission de C02 par unité de chaleur beaucoup plus faible car il ne contient presque plus de C02 ni de CO dont le pouvoir calorifique intrinsèque est presque trois fois plus faible que celui du CH4i
• le recyclage dans le mélange d'hydrocarbures en amont de la zone de reformage. Le CH4 pourra ainsi être converti en hydrogène et CO. Il faudra prendre garde à ne pas accumuler l'azote dans le système en purgeant une partie de ce gaz,
• le recyclage en amont du PSA H2, permettant ainsi d'accroître la production d'hydrogène du système. Il faudra cette fois veiller à ne pas accumuler l'azote et le méthane. Dans ce cas, une étape de perméation membranaire est avantageuse.
Selon le schéma de la Figure 2, le flux 37 est ainsi traité en 39 par perméation membranaire pour obtenir un courant 41 riche en hydrogène que l'on recycle en amont du PSA H2 et un résiduaire 40 sous pression. L'azote perméant très peu avec l'hydrogène, le recyclage de l'hydrogène à l'entrée du PSA ne conduit pas à une accumulation d'azote dans le procédé. Le résiduaire 40 est recyclé vers l'unité de reformage, pour partie en tant que charge en complément de la charge d'hydrocarbures et pour partie en tant que combustible.
La Figure 3 décrit un troisième mode de réalisation préféré du procédé de l'invention. Un certain nombre d'éléments communs aux 3 modes de réalisation de l'invention portent les mêmes numéros de référence. Les éléments différentiant portent des numéros différents. Une première partie du procédé - abstraction faite des variations de compositions et débits dues aux flux recyclés - jusqu'à obtention des flux 22 et 21 en sortie de l'unité CPU référencée 20, est identique dans les schémas des figures 1 et 3.
Le flux 22 est ensuite traité dans un module de perméation membranaire en 42 pour obtenir un courant 43 riche en hydrogène, CO et C02 et un résiduaire 44 sous pression. Le flux enrichi en hydrogène, CO et C02 43 est ensuite soumis (après chauffage jusqu'à une température comprise entre 190 et 250°C) à une réaction de shift en 45 dans un réacteur de shift fonctionnant à basse ou moyenne température (Low or Middle Température Shift) en présence d'eau (non référencée). Ce passage du perméat dans le réacteur de shift permet ainsi de transformer la plus grande partie du CO qu'il contient en C02, qui s'ajoute à celui déjà présent dans le flux 43. Le gaz shifté 46 contient de l'hydrogène, du dioxyde de carbone et des traces de monoxyde de carbone, il est recyclé en amont de l'unité de séchage 10.
Le résiduaire 44 de l'unité de perméation membranaire 42 est traité en 47 par perméation membranaire pour obtenir un courant 48 riche en C02 que l'on recycle en amont de l'unité CPU 20 et un résiduaire 49 sous pression. Le résiduaire 49 est recyclé vers l'unité de reformage en tant que combustible.

Claims

Revendications
1. Procédé de production d'hydrogène combinée à une capture de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures comportant au moins les étapes suivantes :
- une étape( a) de reformage du mélange d'hydrocarbures pour l'obtention d'un gaz de synthèse contenant au moins de l'hydrogène, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone, du méthane, de la vapeur d'eau ainsi que des impuretés,
- une étape (b) de refroidissement du gaz de synthèse avec récupération de la chaleur disponible,
- une étape (c) de réaction de shift de tout ou partie du gaz de synthèse refroidi pour oxyder la majeure partie du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone en présence d'eau avec production correspondante d'hydrogène,
- une étape (d) de refroidissement du gaz de synthèse enrichi en H2 et C02 issu de l'étape (c) avec séparation de l'eau condensée,
- une étape (e) facultative de séchage additionnel du gaz de synthèse refroidi pour obtenir un gaz de synthèse sec,
- une étape (f) de séparation de constituants du gaz de synthèse sec dans une unité d'adsorption par modulation de pression (ou PSA H2) permettant l'obtention d'un flux à haute pression enrichi en hydrogène et d'un flux Rpsa de gaz résiduaire de PSA contenant majoritairement du dioxyde de carbone et de l'hydrogène, mais aussi du monoxyde de carbone, du méthane et des impuretés,
ainsi que des étapes de traitement du flux Rpsa comportant au moins :
- une étape (g) de compression dudit flux Rpsa résiduaire telle que sa pression soit comprise entre 20 et 100 bars,
- une étape (h) de traitement d'un flux X issu - directement ou indirectement - du flux Rpsa pour séparer du C02 permettant l'obtention d'un flux de C02 liquide ou supercritique et d'un résiduaire de capture Rc gazeux, enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables,
- une étape (i) de traitement du résiduaire de capture Rc pour produire au moins un courant à recycler en tant que combustible dans le four de reformage, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre - en aval de l'étape (f) - une étape (j) supplémentaire de traitement du flux Rpsa, laquelle étape (j) est située en amont d'une étape de séparation de C02, et laquelle étape (j) est une deuxième étape de réaction de shift pouvant être suivie d'une élimination d'eau, produisant ainsi un gaz sec appauvri en CO, et enrichi en C02 et en H2.
2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape (j) est alimentée par le résiduaire Rpsa comprimé issu de l'étape (g), et en ce que le gaz shifté issu de l'étape (j) constitue le flux X qui alimente l'étape (h).
3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape (j) est alimentée par le résiduaire de capture Rc issu de l'étape (h), et en ce que le gaz shifté issu de l'étape (j) est ensuite traité dans une étape (k) pour séparer le C02 qui sera renvoyé pour alimenter l'étape (h), et produire un gaz riche en H2 apte à être recyclé comme combustible propre.
4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'étape (k) de traitement du gaz shifté issu de l'étape (j) est une étape d'adsorption par modulation de pression via un PSA C02 et en ce que le gaz résiduaire riche en H2 issu de ladite étape (k) est recyclé comme combustible propre.
5. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape (j) est alimenté par le perméat enrichi en hydrogène, CO et C02 issu d'une étape de séparation membranaire en aval de l'étape (h), et en ce que le gaz shifté est ensuite recyclé en entrée de l'étape (f) de séparation par adsorption à modulation de pression.
6. Installation pour une production d'hydrogène combinée à une capture de dioxyde de carbone à partir d'un mélange d'hydrocarbures, comprenant au moins : un module de reformage du mélange d'hydrocarbures pour l'obtention d'un gaz de synthèse,
au moins un premier module de refroidissement du gaz de synthèse avec des moyens pour la récupération de la chaleur disponible,
- un module de conversion inverse à la vapeur (shift) du gaz de synthèse, - un module de refroidissement du gaz de synthèse shifté avec condensation de la vapeur d'eau et récupération de l'eau condensée,
- un module optionnel de séchage du gaz de synthèse shifté et refroidi,
- une unité de purification par adsorption par modulation de pression (ou PSA) du gaz de synthèse sec permettant l'obtention d'hydrogène et d'un résiduaire Rpsa, ainsi que :
- un module de compression apte à comprimer le résiduaire du PSA jusqu'à une pression comprise entre 20 et 100 bars,
des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) de traitement d'un flux X issu (directement ou indirectement) du flux Rpsa pour séparer du C02 permettant l'obtention d'un flux de C02 liquide ou supercritique et d'un résiduaire de capture Rc gazeux, enrichi en hydrogène et en autres constituants incondensables, des moyens de traitement du résiduaire de capture Rc pour produire au moins un courant à recycler en tant que combustible dans le four de reformage,
caractérisé en ce que l'installation comprend en outre, en aval du module de compression de l'étape (g) et en amont d'un moyen de séparation du C02, un second module de conversion inverse pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau.
7. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comprend :
- des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le résiduaire Rpsa comprimé, et
- des moyens d'alimentation des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) en le gaz shifté issu dudit second module de conversion pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau.
8. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comprend :
- des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le résiduaire de capture Rc issu des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h),
- des moyens de traitement du gaz shifté issu de l'étape (j) pour séparer le C02 et produire un gaz riche en H2, ainsi que
- des moyens d'alimentation des moyens pour la mise en œuvre de l'étape (h) en ledit C02 séparé, et
- des moyens aptes à recycler ledit gaz riche en H2 comme combustible.
9. Installation selon la revendication 8 dans laquelle lesdits moyens de traitement du gaz shifté issu de l'étape (j) pour séparer le C02 et produire un gaz riche en H2 comprennent une unité de séparation de C02 par adsorption à modulation de pression du type PSA C02.
10. Installation selon la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comprend :
- des moyens de perméation membranaire pour la mise en œuvre des moyens de traitement du résiduaire de capture Rc
- des moyens d'alimentation du second module de conversion inverse en le perméat enrichi en hydrogène, CO et C02 issu des moyens de perméation membranaire pour la mise en œuvre des moyens de traitement du résiduaire de capture Rc,
- des moyens d'alimentation de l'unité de purification par adsorption par modulation de pression (ou PSA) du gaz de synthèse sec permettant l'obtention d'hydrogène et d'un résiduaire Rpsa en le gaz shifté issu dudit second module de conversion pouvant être suivi d'un module d'élimination d'eau.
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