蒸汽甲烷重整制合成气的重整- smr™催化剂

全球化学品市场发生了从石脑油和石油原料到天然气驱动供应链的革命性转变。由于液压压裂技术，巨大的天然气储量已被出土。市场份额通常被能够成功利用这些储备的化学制造商捕获。

天然气通常用于产生工艺热量和电力，这是低价产品。然而，当利用节能和更活性的催化剂时，它可以用于生产低成本，高价值化学品。由Nexceris开发的重整-SMR™催化剂通过控制催化位点的组成，表面积和分散来增加天然气的过程效率。这些催化剂使过程设计人员能够有效地降低反应器的尺寸和/或降低操作温度，扩大了设计低成本重整系统的范围。该技术使得能够捕获使用点附近的甲烷值，以及对液体系统的使用点应用和天然气点提取气体。

在蒸汽甲烷重整（SMR）反应期间，甲烷与蒸汽反应以形成合成气，即H 2 O，CO 2，H 2和CO的混合物。该合成气进一步分解为氨，H2，液体燃料和甲醇。为了减少该过程中的压降，用MgO和/或CaO促进的传统SMR催化剂如Ni / Al2O3，以颗粒，大环和带孔的圆柱体的形状形成。由于陶瓷形式的低导热率，颗粒或环床中的热传递变得非常低。在较高的气体流速下在催化剂床中形成冷点，因为SMR高热吸热（ΔH°= 206kJ / mol）。这导致转换不良。

在填料床反应器中使用这些催化剂大大增加了反应器的尺寸，因为反应器由多层填充床管式反应器阵列组成，包括提供加工热的巨大直射燃烧器。从催化剂的导热率差，所需的高宽高学管式反应器设计和巨大的能量输入。由此产生的高温操作需求驱动了昂贵的高镍合金材料的使用。欧洲杯足球竞彩为了使这些工艺负担得起，规模经济导致大规模的集中植物。

新的结构催化剂将甲烷转化为合成气的甲烷已经由Nexceris开发，以提高SMR效率。采用一种独特的方法来合成催化剂，它们在具有出色的导热率的金属基材上进行洗涤。与传统的合成方法不同，Nexceris的方法使得能够合成独特和高性能的催化剂。选择金属底物以确保高机械强度，低压下降和增加的热传递。这显着提高了合成气的生产率，显着缩小了反应器并降低了材料要求。欧洲杯足球竞彩

这些特性能够形成新颖的系统设计，例如分散的合成气生产在搁浅的气体或便携式电力系统附近的分散的合成气生产。

改装-SMR™性能

为了比较催化剂的性能，含有重整-SMR TM和传统催化剂颗粒的混合物，网格尺寸为35至60和α-A1₂O._3.在管式反应器中以1:20的重量比加载。催化剂性能测试条件设定为GHSV = 200,000 - 1,200,000 h^－1，压力= 1 atm, H₂o / ch._4.= 3/1。用气相色谱仪分析了气体成分。

为了进行SMR测试，两种不同类型的金属泡沫，孔径为1.2mm，4.3m2 / L几何表面积和90％孔隙率与重整-SMR™催化剂进行洗涤。由Nexceris开发的alumilok™铝制化过程用于铝制泡沫。将催化剂粉末的球磨用于通过浸涂方法将催化剂粉末洗涤在泡沫上。将浸涂的泡沫干燥并在高温下煅烧。SMR测试条件为GHSV = 30,000小时^－1，压力= 1 atm, H₂o / ch._4.= 3/1。

测试结果表明，与类似的试验条件下的市售Ni催化剂相比，重整-SMR™催化剂的SMR反应性非常高。在GHSV 400,000 H-1中，在650-750℃下获得88-98％的甲烷转化，在650-750°C上得到重整-SMRT。在商业催化剂的情况下，只有10至33％（图1）。此外，与商业催化剂相比，重整-SMR™催化剂的CO选择性更大。

图1。Nexceris颗粒催化剂的SMR性能和在类似测试条件下的GHSV = 400,000h的商业Ni催化剂^－1，压力= 1atm, H₂o / ch._4.= 3/1，温度= 750°C。

随着重整 - SMR™催化剂的甲烷转化率较近40万小时的GHSV的热平衡^－1，气体流量增加到GHSV = 1,200,000 h^－1．因此，在Reformance-SMR™催化剂中观察到69%的甲烷转化率(图2)。最初，甲烷转化率在6小时内小幅下降至68%，但随后转化率稳定下来。最初的甲烷转化观察商业催化剂为15%,下降到9%的14个小时(图2)。这些结果暗示Reformance-SMR™催化剂是七倍的活性,也高度稳定相比,传统的类似的测试条件下镍催化剂。

图2。Nexceris粒状催化剂的SMR性能和商业Ni催化剂在GHSV的类似测试条件下= 1,200,000h^－1，压力= 1atm, H₂o / ch._4.= 3/1，温度= 750°C。

初步的寿命测试显示，在生产过程中500小时内没有发生失活。除了高稳定性和优异的SMR活性外，Reformance-SMR™催化剂还能在严酷的测试条件下抗结焦，H的汽碳比非常低₂o / ch._4.= 1.2 / 1。

当重整 - SMR™催化剂在两个金属泡沫上进行洗涤涂层以分析质量和传热效应，金属基板提供低压降，高导热率，高机械稳健性和高几何表面积。alumilok™铝化过程用于形成多孔Al₂O._3.外表面上的层改善了高负载下的催化剂粘附。图3描绘了代表性泡沫结构的摄影图和施用催化剂之前的载体的显微照片。

图3。照片(上)和扫描电镜显微照片(下)的铝ilok™涂层合金泡沫。

所得到的结构催化剂样品也显示了出色的SMR性能。在GHSV = 30,000 h时，观察到了催化剂包覆泡沫的平衡甲烷转化率^－1（图4），这是GHSV的商业操作条件的10倍= 3,000小时^－1．这表明通过利用重整-SMR™催化剂，对相同的合成气产生的反应器体积减少10倍的可能性。

图4。在GHSV = 30,000h的测试条件下涂有Nexceris催化剂的铝化金属泡沫上的SMR性能^－1，压力= 1atm, H₂o / ch._4.= 3/1。

下载白皮书获取更多信息

商业影响

重新改造-SMR™催化剂可用于需要合成来自甲烷的氢和合成气的应用。增加现有反应器的产量，常规AL₂O._3.可以用Reformance- SMR™结构催化剂取代/镍环/球团。另一种可能性是修改系统，以减少有效管的数量，并减少所需的热输入，以达到首选的生产水平。在改造的情况下，基板可以定制，以适应现有的反应器。这提高了填料的均匀性，降低了压降，这是影响SMR系统性能和寿命的关键领域。

这些因素使新建的反应堆能够开发紧凑的重整器以纠正流速，这对于传统的SMR催化剂可能是昂贵的。更紧凑的尺寸和更高效率的重整-SMR™催化剂的效率显着降低了从偏远地区的滞留天然气产生的合成气的投资和运营成本，或者在使用点的氢气发生器处提供重整。

结论

高固有催化剂活性，与衬底的异常导热率组合提供先进的SMR催化剂，其显着增强了合成气的生产率。与传统的Ni环/颗粒相比，Nexceris催化剂技术提供的增强的合成气生产率降低了反应器系统尺寸，具有类似的合成气输出或增加了相同的反应器尺寸的合成气输出。两种特征都显着降低了相同数量的合成气生产的投资和能源投入。使用Nexceris Catalyst技术可以通过合成气将天然气转化为有价值的化学品的成本，提高电流系统的成本效益，并允许使用先进的分布式改造技术。

此信息已被源，审查和调整Nexceris，LLC提供的材料。欧洲杯足球竞彩

欲了解更多信息，请访问Nexceris，LLC．