На головну

Мікроканальних каталітичні реактори в процесах водневої енергетики

Хімічні процеси отримання водню, пов'язані з протіканням каталітичних реакцій, широко поширені в сучасній промисловості.

Унікальні властивості водню дозволяють вважати його універсальним і екологічно чистим хімічним енергоносієм, придатним для використання в будь-яких видах теплових двигунів і пристроїв отримання електроенергії. Особливе значення при цьому мають "паливні процесори" - каталітичні газогенератори водню, які використовують в якості його вихідного носія органічні сполуки типу вуглеводнів, спиртів і ефірів. Так, використання природного газу або рідких вуглеводнів в якості джерела синтез-газу є перспективним напрямком у водневій енергетиці [2].

В даний час широко досліджується процес отримання водню в реакції парової конверсії метанолу або метану в мікрокаталітіческіх системах.

Застосування мікроканальних систем для проведення каталітичного процесу парової конверсії метанолу або метану дозволяє створити компактні високоефективні генератори для малотоннажного виробництва водню, які можна використовувати для мобільних енергоустановок. Однак в даний час виробництво мікроканальних реакторів знаходиться лише на стадії створення дослідних зразків. Основними проблемами, що перешкоджають широкому поширенню мікроканальних реакторів, є висока вартість їх виготовлення і відсутність простої методики надійного закріплення високоактивного каталізатора на мікроструктурірованном носії з високим коефіцієнтом теплопровідності.

Каталітична микроканальная система (МКС) являє собою компактний реактор, всередині якого розміщені пластини з каналами субміліметрових розмірів (малюнки 1, 2) [1,4]. Мікроканальних пластини (МКП) є носіями каталитически активного компонента і їх зазвичай виготовляють з матеріалів з високою теплопровідністю. Приклади МКП представлені на малюнках 3, 4.

Конструкція КМС дозволяє вирішити ряд різних проблем, що виникають в традиційних хімічних реакторах. Серед таких проблем-низька радіальна теплопровідність нерухомого шару каталізатора, що утрудняє теплообмін в зоні реакції, а також недостатньо ефективне використання каталізатора. Експериментальні дослідження підтверджують, що використання каталітичних мікроканальних систем в процесах отримання водню істотно збільшує ефективність процесів в порівнянні з традиційними хімічними реакторами [1,4,5].

Малюнок 1 - блоковий мікрореактор парової конверсії метанолу розміром 65х90х85 мм, виготовлений з латуні Малюнок 2 - Мікрореактор каталітичного парціального окислення метану. Корисний об'єм МР, яку він обіймав мікроканальних пластинами МКП, становить 4,0 см3  

Перераховані переваги МКС призводять до істотного збільшення їх питомої продуктивності, а в ряді випадків і до підвищення селективності проходять в них реакцій. Найбільш яскраво ці достоїнства проявляються при здійсненні швидких реакцій з малим часом контакту і високими тепловими ефектами, наприклад, в ході повного і парціального окислення вуглеводнів.

Випробування однієї секції мікрореактора парової конверсії метанолу (рисунок 1), проведені з використанням МКП, виготовлених з пінонікель з каталізатором Cu-Ce-Al-O (малюнок 3), показали, що при вхідному потокежідкой суміші метанолу та води 80 см3/ Ч і температурі реактора 260оЗ конверсія метанолу склала 80%. При цьому продуктивність за воднем однієї секції мікрореактора склала 106 дм3/ Ч, а питома продуктивність мікрореактора в перерахунку на сумарний обсяг МКП дорівнювала 4,9 дм3/ (См3-ч)[4].

 Малюнок 3 - МКП з пінонікель з впровадженим за допомогою ультразвуку порошком готового каталізатора з подальшим запрессовивании його під тиском 250 ат до товщини 0,3-0,8 мм; містить канали Сечені третьому від 0,1 до 0,5 мм і довжиною 12 мм  Малюнок 4 - МКП з нержавіючої сталі - лазерна літографія з елек-трохіміческім травленням поверх-ності; канали в форми спіралей з перетином 0,2 мм; нанесення і закріплення готового каталізатораCu / ZnO - запрессовиваніє його частинок (1-5) мкм в суміші зі сполучною - псевдобемітом


воднева енергетика | Способи формування тонкошарових оксидних покриттів

Санкт-Петербурзький державний ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ | реферат | Вступ | Будова і властивості діоксиду цирконію | Каталізатори на основі закису нікелю і металевого | Патентний пошук | Вихідні матеріали, реактиви, прилади та обладнання | Методика приготування суспензії Al2O3-ZrO2 | Методика формування тонкошарового оксидного покриття на пластинчастих носіях | Властивості покривних суспензій |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати