Glidarc Assisted Preparation of the Synthesis Gas from Natural and Waste Hydrocarbons Gases
Arcs glissants pour générer le gaz de synthèse à partir des hydrocarbures légers
Faculté des sciences d'Orléans
Corresponding author: albin. czernichowski@wanadoo. fr
This article reviews utilisation of plasmas as activation media for the partial oxidation of natural or associated gases to produce synthesis gas (H2 + CO). These feedstocks can also be converted into syngas via plasma-assisted steam reforming. In this case plasmas play a role as catalysts and, at the same time, provide the very active and necessary energy for such reactions, which are endothermic this time. Finally, the same plasmas can be useful for another endothermic reaction, the direct conversion of hydrocarbon gases with high contents of CO2 (such as biogas or certain acid natural gases) into syngas. Two bench-scale plasma reactors were used for the conversion tests: a controlled arc reactor and a more recent, multiple-gliding-arc reactor (GlidArc). In the last one, operating at up to 0. 4 MPa pressure, one obtains almost total conversion of the natural gas (1. 3 m3(n)/h) via partial oxidation-with an energy requirement of only 0. 11 kWh for 1 m3 (n) of syngas at a H2/CO molar ratio close to 2 when using pure oxygen as the reactant. With enriched air (45% O2), the energy requirement is 0. 24 kWh. A pilot of 100 m3(n)/h syngas is currently undergoing field trials on natural gas.
Résumé
Cet article passe en revue l'utilisation des plasmas comme milieu activateur d'une oxydation partielle du gaz naturel ou d'un gaz associé pour produire le gaz de synthèse (H2 + CO). Cette matière première peut être également convertie en syngaz dans un processus de reformage à la vapeur d'eau (steam reforming) assisté par plasmas qui, dans ce cas, exercent un rôle de catalyseurs et, en même temps, fournissent l'énergie très active nécessaire à une telle réaction, endothermique cette fois. Enfin, les mêmes plasmas peuvent être utiles pour effectuer une autre réaction endothermique de conversion directe des gaz hydrocarbonés contenant de fortes teneurs en CO2 (tels que le biogaz ou certains gaz naturels acides) en syngaz. Deux réacteurs à plasma à l'échelle du laboratoire sont utilisés pour tester les conversions : un réacteur à arc contrôlé et un réacteur plus récent, à multiples arcs glissants (GlidArc). Dans ce dernier, opérant jusqu'à une pression de 0,4 MPa, on obtient une conversion quasi totale du gaz naturel (1,3 m3(n)/h) via oxydation partielle - avec une dépense d'énergie de seulement 0,11kWh pour 1 m3(n) de syngaz de rapport molaire H2/CO proche de 2 - en utilisant l'oxygène pur comme réactif. Avec l'air enrichi (45 % O2), la dépense est de 0,24 kWh. Un pilote de 100 m3(n)/h de syngaz est actuellement testé sur un champ de gaz naturel.
© IFP, 2001