Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Process studies of the ReShift™ technology for CO-rich syngas production

Hagström, Fanny LU and Olsson, Tove LU (2026) KETM05 20261
Chemical Engineering (M.Sc.Eng.)
Abstract
Producing syngas with a low H2/CO ratio remains challenging in current industrial practice, primarily due to process limitations related to feedstock composition, reaction thermodynamics and restricted flexibility in conventional reforming technologies. This report investigates the potential of the Topsoe ReShiftTM technology as a revamp option for syngas production with a lower H2/CO ratio, lower steam-to-carbon (S/C) ratio and improved CO2 utilization. By using Topsoe’s internal software GIPS, a simulation was developed based on a running industrial steam methane reforming (SMR) plant and an existing base-case simulation, and sensitivity analyses were carried out for both a conventional SMR... (More)
Producing syngas with a low H2/CO ratio remains challenging in current industrial practice, primarily due to process limitations related to feedstock composition, reaction thermodynamics and restricted flexibility in conventional reforming technologies. This report investigates the potential of the Topsoe ReShiftTM technology as a revamp option for syngas production with a lower H2/CO ratio, lower steam-to-carbon (S/C) ratio and improved CO2 utilization. By using Topsoe’s internal software GIPS, a simulation was developed based on a running industrial steam methane reforming (SMR) plant and an existing base-case simulation, and sensitivity analyses were carried out for both a conventional SMR process and the integrated ReShiftTM process. The effects of reformer operating conditions, CO2 addition to the APOC reactor, CO2 preheat temperature and CO2 addition upstream of the tubular reformer were evaluated with focus on achieving increased CO production at a low S/C ratio while avoiding carbon formation. Based on the sensitivity analyses, selected cases, with the objective to achieve a H2/CO ratio of 1, were further assessed with respect to duty demand, CO2 emissions and a rough estimate of revamp investment cost. The results show that the ReShiftTM technology enables operation at lower S/C ratios than conventional SMR while maintaining carbon-free operation and achieving significant net CO2 consumption in all the investigated ReShift cases. However, these benefits come at the expense of higher energy demand and additional equipment. Among the evaluated cases, no single configuration was optimal for all criteria, and the preferred revamp solution depends on the relative importance of syngas composition, energy demand, CO2 utilization and investment cost. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Medan många etablerade syntesgasprocesser är utformade för hög vätgasproduktion ökar intresset för processer som i stället kan ge en större andel kolmonoxid. Syntesgas, som huvudsakligen består av vätgas och kolmonoxid, är en viktig råvara inom kemiindustrin och används bland annat för framställning av metanol och andra kemikalier. För vissa tillämpningar är en lägre kvot mellan vätgas och kolmonoxid (H2/CO) önskvärd, men det finns färre etablerade metoder för att styra processen i den riktningen. Samtidigt finns ett växande intresse för att använda koldioxid som råvara i kemiska processer i stället för att enbart betrakta den som ett utsläpp.

I denna rapport undersöks därför hur en befintlig syntesgasanläggning kan byggas om... (More)
Medan många etablerade syntesgasprocesser är utformade för hög vätgasproduktion ökar intresset för processer som i stället kan ge en större andel kolmonoxid. Syntesgas, som huvudsakligen består av vätgas och kolmonoxid, är en viktig råvara inom kemiindustrin och används bland annat för framställning av metanol och andra kemikalier. För vissa tillämpningar är en lägre kvot mellan vätgas och kolmonoxid (H2/CO) önskvärd, men det finns färre etablerade metoder för att styra processen i den riktningen. Samtidigt finns ett växande intresse för att använda koldioxid som råvara i kemiska processer i stället för att enbart betrakta den som ett utsläpp.

I denna rapport undersöks därför hur en befintlig syntesgasanläggning kan byggas om med hjälp av en teknik som kallas ReShiftTM. Denna teknologi gör det möjligt att tillföra och omvandla koldioxid genom kemiska reaktioner och öka andelen kolmonoxid i syntesgasen. Genom simuleringar av både konventionell ångreformering och olika ReShift fall har flera driftfall jämförts med avseende på gassammansättning, energibehov, koldioxidanvändning och uppskattad investeringskostnad vid ombyggnad. Fokus har varit att nå låg H2/CO kvot, helst 1, vid låga ång-kol förhållanden, utan att hamna i driftförhållanden där kol bildas.

Resultaten visar att ReShiftTM kan vara ett attraktivt alternativ när målet är att öka kolmonoxidhalten och samtidigt använda mer koldioxid i processen. Tekniken gör det möjligt att nå en H2/CO kvot på 1 och att arbeta med lägre ång-kol förhållanden än en konventionell process. Samtidigt kräver detta mer energi och ny utrustning, vilket innebär högre kostnader. Studien visar därför att det inte finns ett driftfall som är bäst i alla avseenden. Valet beror i stället på vad som prioriteras högst: låg energianvändning, hög kolmonoxidproduktion, hög koldioxidanvändning eller lägre investeringskostnad.

Sammanfattningsvis visar arbetet att ReShiftTM har potential som ombyggnadsalternativ för befintliga syntesgasanläggningar när behovet av syntesgas med lägre H2/CO kvot ökar. Rapporten visar också vilka avvägningar som uppstår mellan produktutbyte, energibehov, koldioxidanvändning och kostnad när en sådan processförändring genomförs. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Hagström, Fanny LU and Olsson, Tove LU
supervisor
organization
course
KETM05 20261
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
chemical engineering, syngas, carbon monoxide, simulation, steam reforming, CO2 utilization, reversed water-gas shift
language
English
id
9238321
date added to LUP
2026-06-22 10:59:53
date last changed
2026-06-22 10:59:53
@misc{9238321,
  abstract     = {{Producing syngas with a low H[sub]2[/sub]/CO ratio remains challenging in current industrial practice, primarily due to process limitations related to feedstock composition, reaction thermodynamics and restricted flexibility in conventional reforming technologies. This report investigates the potential of the Topsoe ReShift[sup]TM[/sup] technology as a revamp option for syngas production with a lower H[sub]2[/sub]/CO ratio, lower steam-to-carbon (S/C) ratio and improved CO[sub]2[/sub] utilization. By using Topsoe’s internal software GIPS, a simulation was developed based on a running industrial steam methane reforming (SMR) plant and an existing base-case simulation, and sensitivity analyses were carried out for both a conventional SMR process and the integrated ReShift[sup]TM[/sup] process. The effects of reformer operating conditions, CO[sub]2[/sub] addition to the APOC reactor, CO[sub]2[/sub] preheat temperature and CO[sub]2[/sub] addition upstream of the tubular reformer were evaluated with focus on achieving increased CO production at a low S/C ratio while avoiding carbon formation. Based on the sensitivity analyses, selected cases, with the objective to achieve a H[sub]2[/sub]/CO ratio of 1, were further assessed with respect to duty demand, CO[sub]2[/sub] emissions and a rough estimate of revamp investment cost. The results show that the ReShift[sup]TM[/sup] technology enables operation at lower S/C ratios than conventional SMR while maintaining carbon-free operation and achieving significant net CO[sub]2[/sub] consumption in all the investigated ReShift cases. However, these benefits come at the expense of higher energy demand and additional equipment. Among the evaluated cases, no single configuration was optimal for all criteria, and the preferred revamp solution depends on the relative importance of syngas composition, energy demand, CO[sub]2[/sub] utilization and investment cost.}},
  author       = {{Hagström, Fanny and Olsson, Tove}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Process studies of the ReShift™ technology for CO-rich syngas production}},
  year         = {{2026}},
}