Структурированный катализатор повышает эффективность и выход водорода при паровой конверсии метана

1 декабря 2021 г. | Скотт Дженкинс

Начался ввод в эксплуатацию пилотной установки, предназначенной для демонстрации эффективности модуля структурированного катализатора для паровой конверсии метана (SMR), который решает основные проблемы неэффективности теплопередачи, связанные с традиционным процессом. Технология структурированного катализатора повышает эффективность SMR и увеличивает количество производимого водорода.

Паровая конверсия метана — эндотермическая реакция, обычно проводимая в многотрубных реакторах с неподвижным слоем, заполненных керамическими гранулами с катализатором, — подвержена неэффективности теплопередачи из-за размера и случайного расположения гранул.

«Теплопередача в реакторах SMR в значительной степени зависит от того, как сырьевой газ воздействует на пограничный слой жидкости у стенок трубы», — объясняет Брюс Бойстур, президент и соучредитель компании ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (Виндзор, Коннектикут; www.zoneflowtech. com), разработчик новой технологии SMR. «Но этот механизм теплопередачи не оптимизирован в реакторных трубах из-за случайной упаковки таблеток в реакторе и их относительно большого размера (уступка из соображений долговечности) по сравнению с диаметром реакторной трубы. Результат: случайный характер течения газа внутри реактора, неоптимальная теплопередача в реактор и перепад давления в реакторе, а также значительное количество метана, который может «обходить» катализатор по стенкам труб.Это высокотемпературный, но непрореагировавший метан может вызвать отложение кокса на окатышах».

Структурированный катализатор ZoneFlow (на фото) имеет точно спроектированные каналы потока во внешнем корпусе, которые предназначены для того, чтобы заставить метан контактировать со стенками трубы, одновременно сводя к минимуму падение давления. Геометрия опорной конструкции удерживает корпус с каталитическим покрытием в постоянном контакте со стенкой трубы, несмотря на проскальзывание трубы, что исключает обходной канал, - комментирует Бойсчер. «В ходе испытаний эффективность теплопередачи была повышена на 100% при сохранении того же перепада давления», — говорит Бойстур, что означает ожидаемое повышение производительности на 15% по сравнению с традиционными каталитическими системами.

Пилотная установка ZoneFlow, расположенная в Католическом университете Лувена (Бельгия), сейчас проходит окончательный ввод в эксплуатацию, и завод заработает к концу 2021 года. Результаты пилотных испытаний ожидаются в середине 2022 года. В начале ноября ZoneFlow объявила о заключении соглашения о совместной разработке с Honeywell UOP (Дес-Плейнс, Иллинойс; www.uop.com) для разработки и коммерциализации этой технологии. Honeywell заявляет, что технология реактора ZoneFlow позволяет сэкономить капитал на новых установках SMR и повысить производительность существующих установок, а возможность снизить потребность в паре для SMR снизит спрос на энергию и выбросы CO2.