Réactions avec le charbon

Parmi ces réactions les plus influentes au niveau du fuel réacteur, on compte quatre réactions principales; dans ces réactions le char est simplifié à l'élémentaire de carbone C.

 

Gazéification à la vapeur d'eau:

                        C + H2O → CO + H2         (3)    ∆H° = 31 kcal/mol

 

Gazéification au dioxyde de carbone (relation d'équilibre de Boudouard):

                        C + CO2 → 2 CO              (4)    ∆H° = 41 kcal/mol

 

Méthanation:

                        C+2H2 → CH4                  (5)    ∆H° = - 18 kcal/mol

 

Combustion/oxidation:

                        C + O2 → CO2                 (6)     ∆H° = - 94 kcal/mol

 

et deux réactions secondaires entre les produits des réactions de gazéification.

 

Réaction de conversion du gaz à l'eau ('Water-gas shift reaction"):

                        CO + H2O → CO2 + H2    (7)    ∆H° = - 9.8 kcal/mol

 

Reformage:

                        CH4 + H2O → CO + 3 H2  (8)

 

Les réactions de Boudouard et du gaz à l'eau sont des réactions de réduction endothermiques.

La cinétique de toutes ces réactions est fonction de la température, de la pression et de la taille des particules. Parmi elles, la réaction de gaz à la vapeur d'eau est la réaction prépondérante pour la production du gaz combustible puisque la réaction de gazéification du charbon au dioxyde de carbone (4) a une cinétique 2 à 5 fois plus lente que la réaction de gazéification à la vapeur d'eau. Ainsi, le taux de gazéification du charbon avec H2O est plus élevé que celui avec CO2, la réaction (3) est donc privilégiée. La présence d’H2 peut limiter la gazéification du combustible alors que la présence de CO ou de vapeur n’a pas d’effet a priori.