Le catalyseur structuré améliore l'efficacité et les rendements en hydrogène dans le reformage du méthane à la vapeur

1 décembre 2021 | Par Scott Jenkins

La mise en service a commencé sur une usine pilote conçue pour démontrer l'efficacité d'un module catalytique structuré pour le reformage du méthane à la vapeur (SMR) qui résout les principales inefficacités de transfert de chaleur associées au procédé conventionnel. La technologie du catalyseur structuré améliore l'efficacité du SMR et augmente l'hydrogène produit.

Le reformage à la vapeur du méthane - une réaction endothermique généralement effectuée dans des réacteurs multitubes à lit fixe remplis de pastilles de céramique chargées de catalyseur - est sujet à des inefficacités de transfert de chaleur en raison de la taille et du placement aléatoire des pastilles.

"Le transfert de chaleur dans les réacteurs SMR dépend dans une large mesure du gaz d'alimentation qui affecte la couche limite de fluide au niveau de la paroi du tube", explique Bruce Boisture, président et co-fondateur de ZoneFlow Reactor Technologies, LLC (Windsor, Conn. ; www.zoneflowtech. com), le développeur de la nouvelle technologie SMR. "Mais ce mécanisme de transfert de chaleur n'est pas optimisé dans les tubes du réacteur en raison du tassement aléatoire des pastilles dans le réacteur et de leur taille relativement importante (une concession aux problèmes de durabilité) par rapport au diamètre du tube du réacteur. Le résultat est un modèle d'écoulement de gaz aléatoire dans le réacteur, un transfert de chaleur sous-optimal dans le réacteur et une chute de pression à travers le réacteur, et une quantité importante de méthane qui peut "contourner" le catalyseur le long des parois du tube. le méthane peut provoquer une accumulation de coke sur les granulés."

Le catalyseur structuré ZoneFlow (photo) comporte des canaux d'écoulement conçus avec précision dans son enveloppe extérieure qui sont conçus pour forcer le méthane à entrer en contact avec la paroi du tube tout en minimisant la chute de pression. La géométrie de sa structure de support maintient le boîtier revêtu de catalyseur en contact continu avec la paroi du tube malgré le fluage du tube, éliminant ainsi la dérivation, commente Boisture. "Lors des tests, l'efficacité du transfert de chaleur a été améliorée de 100 % tout en maintenant la même chute de pression", explique Boisture, ce qui se traduit par un débit attendu de 15 % supérieur à celui des systèmes de catalyseurs conventionnels.

L'usine pilote de ZoneFlow, située à l'Université Catholique de Louvain (Belgique), est actuellement en cours de mise en service finale et l'usine démarrera d'ici la fin de 2021. Les résultats des essais pilotes sont attendus à la mi-2022. Début novembre, ZoneFlow a annoncé un accord de développement conjoint avec Honeywell UOP (Des Plaines, Ill. ; www.uop.com) pour développer et commercialiser la technologie. Honeywell affirme que la technologie de réacteur ZoneFlow permet des économies de capital pour les nouvelles usines SMR et une productivité accrue pour les usines existantes, et la possibilité de réduire les besoins en vapeur pour SMR réduira la demande d'énergie et les émissions de CO2.