El catalizador estructurado mejora la eficiencia y los rendimientos de hidrógeno en el reformado de metano con vapor

1 de diciembre de 2021 | por Scott Jenkins

Ha comenzado la puesta en marcha de una planta piloto diseñada para demostrar la eficacia de un módulo de catalizador estructurado para reformado de metano con vapor (SMR) que soluciona las principales ineficiencias de transferencia de calor asociadas al proceso convencional. La tecnología de catalizador estructurado mejora la eficiencia de SMR y aumenta el hidrógeno producido.

El reformado con vapor de metano, una reacción endotérmica que normalmente se lleva a cabo en reactores de lecho fijo de tubos múltiples llenos de gránulos cerámicos cargados de catalizador, está sujeto a ineficiencias en la transferencia de calor debido al tamaño y la ubicación aleatoria de los gránulos.

"La transferencia de calor en los reactores SMR depende en gran medida del gas de alimentación que incide en la capa límite de fluido en la pared del tubo", explica Bruce Boisture, presidente y cofundador de ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (Windsor, Conn.; www.zoneflowtech. com), el desarrollador de la nueva tecnología SMR. "Pero ese mecanismo de transferencia de calor no está optimizado en los tubos del reactor debido al empaque aleatorio de los gránulos en el reactor y su tamaño relativamente grande (una concesión a los problemas de durabilidad) en relación con el diámetro del tubo del reactor. El resultado es un patrón de flujo de gas aleatorio dentro del reactor, una transferencia de calor al reactor y una caída de presión subóptimos a través del reactor, y una cantidad significativa de metano que puede 'pasar por alto' el catalizador a lo largo de las paredes del tubo. el metano puede causar la acumulación de coque en los gránulos".

El catalizador estructurado ZoneFlow (foto) cuenta con canales de flujo diseñados con precisión en su carcasa exterior que están diseñados para obligar al metano a entrar en contacto con la pared del tubo y minimizar la caída de presión. La geometría de su estructura de soporte mantiene la carcasa recubierta de catalizador en contacto continuo con la pared del tubo a pesar del deslizamiento del tubo, lo que elimina el desvío, comenta Boisture. "En las pruebas, la eficiencia de la transferencia de calor mejoró en un 100 % mientras se mantenía la misma caída de presión", dice Boisture, lo que se traduce en un rendimiento esperado un 15 % mayor en comparación con los sistemas de catalizadores convencionales.

La planta piloto de ZoneFlow, ubicada en la Université Catholique de Louvain (Bélgica), se encuentra en la etapa de puesta en marcha final y la planta comenzará a funcionar a fines de 2021. Se esperan los resultados de las pruebas piloto a mediados de 2022. A principios de noviembre, ZoneFlow anunció un acuerdo de desarrollo conjunto con Honeywell UOP (Des Plaines, Ill.; www.uop.com) para desarrollar y comercializar la tecnología. Honeywell dice que la tecnología del reactor ZoneFlow permite ahorros de capital para las nuevas plantas SMR y una mayor productividad para las plantas existentes, y la oportunidad de reducir los requisitos de vapor para SMR reducirá la demanda de energía y las emisiones de CO2.