HyGenSys: a Flexible Process for Hydrogen and Power Production with Reduction of CO2 Emission - Archive ouverte HAL Access content directly
Journal Articles Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles Year : 2010

HyGenSys: a Flexible Process for Hydrogen and Power Production with Reduction of CO2 Emission

(1) , (1) , (1) , (1) , (2) , (2) , (3)
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3
D. Pavone
  • Function : Author
A. Le Gall
  • Function : Author
E. Soutif
  • Function : Author
  • PersonId : 182156
  • IdHAL : soutile
H. Vleeming
  • Function : Author
PDC

Abstract

This paper presents the latest development of HyGenSys, a new sustainable process and technology for the conversion of natural gas to hydrogen and power. The concept combines a specific steam reforming reactor-exchanger with a gas turbine. The heat necessary for the steam reforming reaction comes from hot pressurized flue gases produced in a gas turbine instead of a conventional furnace. Thanks to this high level of heat integration, the overall efficiency is improved and the natural gas consumption is reduced which represents an advantage with regard to economics and CO2 emission reduction. In addition to the efficient HyGenSys process scheme itself, the technology of the reactorexchanger also offers a high level of heat integration for even more energy saving.Two main alternatives are examined in order to meet two different requirements. The first one, named HyGenSys-0, focuses on the hydrogen production for the refining and petrochemical application. The second one named HyGenSys-1, concerns the centralized power production with pre-combustion CO2capture. In that case, the produced hydrogen is fully used to fuel a power gas turbine. HyGenSys-1 has been developed and optimised in CACHET, a European Community funded project. The CACHET electrical power objective was 400 MW at the minimum.HyGenSys-0 and HyGenSys-1 are described in detail with challenges and advantages compared to existing technologies.For both alternatives, the heart of the technology is the reactor-exchanger. The reactor-exchanger design relies on an innovative arrangement of bayonet tubes that allows, at large scale, multiple heat exchanges between hot pressurized flue gas, natural gas feed and hydrogen rich stream produced.
HyGenSys : un procédé flexible de production d'hydrogène et d'électricité avec réduction des émissions de CO 2-Cet article présente les développements récents d'HyGenSys, nouvel éco-procédé de conversion du gaz naturel en hydrogène et électricité. Le concept combine un réacteur-échangeur spécifique de reformage à la vapeur avec une turbine à gaz. En fait, la chaleur nécessaire pour la réaction de reformage à la vapeur provient des fumées pressurisées produites dans une turbine à gaz au lieu d'un four conventionnel. Grâce à cette intégration thermique poussée, l'efficacité globale est améliorée et la consommation de gaz naturel réduite, ce qui représente un avantage d'un point de vue économique et environnemental notamment vis-à-vis de la réduction des émissions de CO 2. Deux déclinaisons du procédé sont détaillées, elles répondent chacune à des besoins différents. La première, appelée HyGenSys-0, correspond à la production d'hydrogène pour le raffinage et la pétrochimique. La deuxième, appelée HyGenSys-1, permet la production d'énergie centralisée avec la capture de CO 2 en précombustion. Dans ce cas, l'hydrogène produit est entièrement utilisé pour alimenter une turbine de production d'électricité. HyGenSys-1 a été développé et optimisé au cours du projet CACHET, financé par la Communauté européenne, avec comme objectif de fournir une puissance de 400 MW minimum. Les versions HyGenSys-0 et HyGenSys-1 du procédé sont décrites en détail avec les défis et avantages comparés aux technologies existantes. Dans les deux cas, le coeur de la technologie est le réacteur-échangeur dont le développement est également présenté en détail. La conception de réacteur-échangeur est basée sur un arrangement innovant de tubes à baïonnette autorisant une conception à grande échelle, de l'échange thermique multiple entre la fumée pressurisée chaude, l'alimentation de gaz naturel et l'effluent riche en hydrogène. Abstract-HyGenSys: a Flexible Process for Hydrogen and Power Production with Reduction of CO 2 Emission-This paper presents the latest development of HyGenSys, a new sustainable process and technology for the conversion of natural gas to hydrogen and power. The concept combines a specific steam reforming reactor-exchanger with a gas turbine. The heat necessary for the steam reforming reaction comes from hot pressurized flue gases produced in a gas turbine instead of a conventional furnace. Thanks to this high level of heat integration, the overall efficiency is improved and the natural
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hal-01937568 , version 1 (02-01-2019)

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Cite

F. Giroudière, J.L. Ambrosino, D. Pavone, E. Sanz-Garcia, A. Le Gall, et al.. HyGenSys: a Flexible Process for Hydrogen and Power Production with Reduction of CO2 Emission. Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles, 2010, 65 (5), pp.673-688. ⟨10.2516/ogst/2009083⟩. ⟨hal-01937568⟩

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