O catalisador estruturado melhora a eficiência e os rendimentos de hidrogênio na reforma do metano a vapor

1 de dezembro de 2021 | Por Scott Jenkins

O comissionamento começou em uma planta piloto projetada para demonstrar a eficácia de um módulo de catalisador estruturado para reforma de metano a vapor (SMR) que resolve as principais ineficiências de transferência de calor associadas ao processo convencional. A tecnologia de catalisador estruturado melhora a eficiência do SMR e aumenta o hidrogênio produzido.

A reforma a vapor do metano - uma reação endotérmica normalmente realizada em reatores de leito fixo e multitubos preenchidos com grânulos de cerâmica carregados com catalisador - está sujeita a ineficiências de transferência de calor devido ao tamanho e à colocação aleatória dos grânulos.

"A transferência de calor em reatores SMR depende em grande medida do gás de alimentação que colide com a camada limite do fluido na parede do tubo", explica Bruce Boisture, presidente e cofundador da ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (Windsor, Conn.; www.zoneflowtech. com), o desenvolvedor da nova tecnologia SMR. "Mas esse mecanismo de transferência de calor não é otimizado nos tubos do reator por causa do empacotamento aleatório dos pellets no reator e seu tamanho relativamente grande (uma concessão às preocupações de durabilidade) em relação ao diâmetro do tubo do reator. O resultado é um padrão aleatório de fluxo de gás dentro do reator, transferência de calor abaixo do ideal para o reator e queda de pressão através do reator, e uma quantidade significativa de metano que pode 'desviar' o catalisador ao longo das paredes do tubo. metano pode causar acúmulo de coque nas pelotas."

O catalisador estruturado ZoneFlow (foto) apresenta canais de fluxo projetados com precisão em seu invólucro externo, projetados para forçar o metano a entrar em contato com a parede do tubo, minimizando a queda de pressão. A geometria de sua estrutura de suporte mantém o invólucro revestido de catalisador em contato contínuo com a parede do tubo, apesar da deformação do tubo, eliminando desvios, comenta Boisture. "Nos testes, a eficiência de transferência de calor foi melhorada em 100%, mantendo a mesma queda de pressão", diz Boisture, o que se traduz em um rendimento esperado de 15% maior em comparação com os sistemas de catalisadores convencionais.

A planta piloto da ZoneFlow, localizada na Université Catholique de Louvain (Bélgica), está passando pelo comissionamento final agora, e a planta começará a funcionar no final de 2021. Os resultados do teste piloto são esperados para meados de 2022. No início de novembro, a ZoneFlow anunciou um acordo de desenvolvimento conjunto com a Honeywell UOP (Des Plaines, Illinois; www.uop.com) para desenvolver e comercializar a tecnologia. A Honeywell diz que a tecnologia do reator ZoneFlow permite economia de capital para novas plantas SMR e maior produtividade para plantas existentes, e a oportunidade de reduzir os requisitos de vapor para SMR reduzirá a demanda de energia e as emissões de CO2.