Производство синтез-газа в реакторе керамических мембран

Исследование

Обновление

Мембранном реакторе предлагает ряд потенциальных преимуществ для производства синтез-газа, главным из которых является, что она позволяет избежать необходимости отделить азота либо из воздуха перед реакцией или сточные воды ручья, говорит Dan Ласс, профессор химической инженерии университет Хьюстон. Разработка таких реакторов необходимо найти мембраны избирательным кислорода, который имеет высокий уровень проникновения, и что остается стабильным при тяжелой градиента кислорода. Важно разработать процесс производства очень тонкую мембрану без каких-либо отверстий, которые могут быть легко подключен к поставке труб подачи и удаления сточных вод, объясняет он. Различные смешанной ионно-электронной дирижирования (MIEC) перовскитных оксидов были исследованы в качестве мембранных материалов, но ни один из них и высокой проницаемостью и стабильности, отмечает он.

Ласс и его коллеги, аспирант Джеймс Т. Ritchie (теперь с ExxonMobil химической °) и профессор Джеймс Т. Ричардсон, разработали процедуру внесения тонкая пленка Ла югу ^ 0,5 ^ Sr ^ ^ к югу 0,5 Fe 0,8 ^ к югу ^ Ga ^ югу 0,2 ^ O ^ к югу 3-дельта ^ (LSFG) на пористой трубке альфа-оксида алюминия, которые они использовали для построить мембранных реакторов. LSFG перовскита был подготовлен самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС), используя смесь порошков (La ^ к югу 2 ^ O ^ ^ 3 к югу, к югу SrO ^ ^ 2, Fe, Ga ^ к югу 2 ^ O ^ ^ 3 подпункта , а к югу NaClO ^ ^ 4). Порошок мокрой земле, чтобы уменьшить средний размер частиц, а затем смешивают с изопропилового спирта. В результате раствор был распылен на внешнюю поверхность нагретой пористой трубке-глинозем, который был спеченных три раза, чтобы получить равномерное покрытие поверхности. Чтобы заполнить несколько отверстий, остающихся в мембране, вакуум был создан в трубе и разбавленной навозной жижи в порошок наносится на поверхность; трубки тогда спеченных в два раза больше. Это процедура осаждения вызвала 150micron плотной толстой пленки.

Мембраны трубки приклеены к 2 непористых highpurity альфа-глинозем труб; два меньших трубах были приклеены внутри этих поддерживать печать. Реактор был построен путем размещения кварцевую трубку, вокруг мембраны и размещение катализатора в оболочке.

При этом дизайн и использование 0,1% Rh-на-глинозема катализатора, команда Ласс, получаемых высоких преобразования метана (98%), высокая H ^ подпункта 2 ^ / CO соотношение (1,76), а также высокий CO выборочно (около 100%). Их эксперименты показали, что для получения высокой производительности и избежать образования кокса, важно, чтобы свести к минимуму градиенты кислорода в слое катализатора. Это было сделано либо с помощью катализатора мелкодисперсного порошка (10 микрон) в относительно узком (2 мм) кольцевой кровать, либо путем добавления гелия к увеличению скорости и радиальное перемешивание, когда большие гранулы в более широком корпуса были использованы. (Кроме того инертного газа не будет необходимо в промышленных реакторах, так как эти устройства больше будет работать на более высоких скоростях, чем короткие реактора лаборатории.)

Более подробная информация об этой работе можно найти в сентябрьском номере журнала Айше.