Il catalizzatore strutturato migliora l'efficienza e la resa di idrogeno nel reforming del metano con vapore

1 dicembre 2021 | Di Scott Jenkins

È iniziata la messa in servizio di un impianto pilota progettato per dimostrare l'efficacia di un modulo catalitico strutturato per il reforming di vapore-metano (SMR) che risolve le principali inefficienze di trasferimento di calore associate al processo convenzionale. La tecnologia del catalizzatore strutturato migliora l'efficienza dell'SMR e aumenta l'idrogeno prodotto.

Il reforming con vapore del metano – una reazione endotermica tipicamente effettuata in reattori multitubo a letto fisso riempiti con pellet ceramici carichi di catalizzatore – è soggetto a inefficienze di trasferimento di calore dovute alle dimensioni e al posizionamento casuale dei pellet.

"Il trasferimento di calore nei reattori SMR dipende in larga misura dal gas di alimentazione che colpisce lo strato limite del fluido sulla parete del tubo", spiega Bruce Boisture, presidente e co-fondatore di ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (Windsor, Connecticut; www.zoneflowtech. com), lo sviluppatore della nuova tecnologia SMR. "Ma quel meccanismo di trasferimento del calore non è ottimizzato nei tubi del reattore a causa dell'impaccamento casuale dei pellet nel reattore e della loro dimensione relativamente grande (una concessione alle preoccupazioni sulla durabilità) in relazione al diametro del tubo del reattore. Il risultato è uno schema casuale del flusso di gas all'interno del reattore, un trasferimento di calore non ottimale nel reattore e una caduta di pressione attraverso il reattore e una quantità significativa di metano che può "bypassare" il catalizzatore lungo le pareti del tubo.Questa temperatura elevata, ma non reagita il metano può causare l'accumulo di coke sui pellet."

Il catalizzatore strutturato ZoneFlow (foto) è dotato di canali di flusso progettati con precisione nel suo involucro esterno, progettati per forzare il metano a entrare in contatto con la parete del tubo riducendo al minimo la caduta di pressione. La geometria della sua struttura di supporto mantiene l'involucro rivestito di catalizzatore in continuo contatto con la parete del tubo nonostante lo scorrimento del tubo, eliminando il bypass, commenta Boisture. "Durante i test, l'efficienza del trasferimento di calore è stata migliorata del 100% mantenendo la stessa caduta di pressione", afferma Boisture, il che si traduce in una produttività prevista superiore del 15% rispetto ai sistemi catalitici convenzionali.

L'impianto pilota di ZoneFlow, situato presso l'Università Cattolica di Louvain (Belgio), è attualmente in fase di messa in servizio finale e l'impianto verrà avviato entro la fine del 2021. I risultati dei test pilota sono attesi a metà del 2022. All'inizio di novembre, ZoneFlow ha annunciato un accordo di sviluppo congiunto con Honeywell UOP (Des Plaines, Illinois; www.uop.com) per sviluppare e commercializzare la tecnologia. Honeywell afferma che la tecnologia del reattore ZoneFlow consente un risparmio di capitale per i nuovi impianti SMR e una maggiore produttività per gli impianti esistenti, mentre l'opportunità di ridurre il fabbisogno di vapore per l'SMR ridurrà la domanda di energia e le emissioni di CO2.