構造化触媒により水蒸気メタン改質の効率と水素収率が向上

2021年12月1日 | スコット・ジェンキンス著

従来のプロセスに伴う主な熱伝達の非効率を解決する、水蒸気メタン改質（SMR）用の構造化触媒モジュールの有効性を実証するために設計されたパイロットプラントの試運転が開始されました。 構造化触媒技術により、SMR の効率が向上し、生成される水素の量が増加します。

メタンの水蒸気改質（通常、触媒を充填したセラミックペレットを充填した多管固定床反応器で行われる吸熱反応）は、ペレットのサイズとランダムな配置により熱伝達効率が低下します。

「SMR 反応器内の熱伝達は、管壁の流体の境界層に衝突する供給ガスに大きく依存します」と、ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (コネチカット州ウィンザー、www.zoneflowtech. com) は、新しい SMR テクノロジーの開発者です。 「しかし、反応器内でのペレットの充填がランダムであり、反応器管の直径に比べてペレットのサイズが比較的大きいため（耐久性への配慮からの譲歩）、その熱伝達機構は反応器管内では最適化されていません。その結果は次のようになります。」反応器内のランダムなガス流パターン、反応器への次善の熱伝達と反応器全体の圧力降下、および管壁に沿って触媒を「バイパス」する可能性のある大量のメタン。メタンはペレット上にコークスを蓄積させる可能性があります。」

ZoneFlow 構造触媒 (写真) は、圧力降下を最小限に抑えながらメタンを強制的に管壁に接触させるように設計された、外側ケーシング内に精密に設計された流路を備えています。 その支持構造の幾何学的形状により、管のクリープにもかかわらず、触媒でコーティングされたケーシングが管壁と継続的に接触し、バイパスが排除される、とBoisture氏はコメントしている。 「テストでは、同じ圧力降下を維持しながら熱伝達効率が 100% 向上しました」と Boisture 氏は述べています。これは、従来の触媒システムと比較してスループットが 15% 向上すると予想されることを意味します。

ルーヴァン・カトリック大学（ベルギー）にある ZoneFlow のパイロットプラントは現在最終試運転中であり、プラントは 2021 年末までに稼働開始する予定です。パイロット テストの結果は 2022 年半ばに得られる予定です。 11 月初旬、ZoneFlow は、この技術を開発および商品化するための Honeywell UOP (イリノイ州デスプレーンズ、www.uop.com) との共同開発契約を発表しました。 ハネウェルによれば、ZoneFlow 反応炉技術により、新しい SMR プラントの設備投資が節約され、既存のプラントの生産性が向上し、SMR の蒸気要件を削減できる機会により、エネルギー需要と CO2 排出量が削減されるとのことです。