水素の関与する吸・発熱反応のためのプレート型触媒反応器の開発

氢吸附/放热反应用板式催化反应器的开发

基本信息

批准号：
13126221
负责人：
五十嵐哲
金额：
$ 13.63万
依托单位：
Kogakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、スタートアップの迅速化、負荷変動に対する追従性、反応器内の温度分布の均一化による熱効率の改善、および反応器の小型化などの課題を克服するために、触媒のプレート化による反応場と伝熱場を併せもつ構造体触媒の開発をおもな目的としている。まず、天然ガスやナフサの高温水蒸気改質に用いるプレート型触媒のステンレス基板の焼成条件について検討したところ、N_2前焼成過程では、微量に含まれるO_2を除去し、適切な焼成温度にすることで、Al_2O_3結晶の核生成を適度に抑制すること、Air本焼成過程では、焼成温度を高くすることでAl_2O_3結晶の成長を促進させることが、ステンレス基板の高表面積化に効果的であることが示された。また、Ru/ZrO_2触媒のコーティングに用いるW.C.溶液へのHECやPEGの添加効果について検討したところ、HECの添加により触媒成分の付着量が増加し、Ru/ZrO_2/ステンレス触媒上でのn-ブタンの水蒸気改質活性が向上することをパルス反応で確認した。つぎに、アルミニウム基板上に無電解めっきで調製したプレート型Cu・Fe/Zn系触媒のメタノール改質特性とCOシフト反応特性は、反応前の酸化処理によって向上し、触媒重量基準で工業用の粒状触媒と同等、またはそれ以上の性能を示した。また、活性劣化後に再酸化することで活性は回復した。酸化処理による下地層からの亜鉛の移動が、このような特異的な触媒特性に関与していることを推論した。さらに、分離膜自体に反応性と伝熱性を付与したメンブレンリアクターを評価するために、従来の1次元的な解析に代えて、軸方向と流れ方向の濃度と温度勾配を考慮した2次元的な解析系に発展させた。開発したシミュレーターによって、大きな熱移動を伴う反応を行なった場合のメンブレンリアクター内の移動挙動を明らかにすることができた。

这项研究旨在克服挑战，例如加速初创企业，跟踪反对负载波动，通过使反应器内的温度分布均匀的温度分布以及反应堆的微型化，发展结合反应场和反应场结合反应场和热传递场的结构催化剂来提高热效率。 First, when we examined the calcination conditions for stainless steel substrates of plate-type catalysts used for high-temperature steam reforming of natural gas and naphtha, it was shown that during the pre-calcination process, O_2 contained in a small amount is removed and the calcination temperature is appropriately suppressed, and during the main Air calcination process, it is effective to increase the surface area of stainless steel substrates by increasing the calcination temperature.此外，当我们研究了W.C. HEC和PEG的效果时用于涂上RU/ZRO_2催化剂的解决方案，我们通过脉冲反应证实，HEC的添加增加了催化剂成分的量，并改善了N-丁烷在RU/ZRO_2/ZRO_2/不锈钢催化剂上的蒸汽重整活性。接下来，通过氧化处理在反应前通过氧化处理，通过氧化处理来改善甲醇重整特性和CO移位反应性能，通过氧化处理，通过氧化治疗改善了在催化剂基于催化剂基于催化剂基于工业颗粒催化剂的性能。此外，活性恶化后通过再氧化恢复活性。据推断，从底层通过氧化处理的锌迁移参与了这种特定的催化特性。此外，为了评估膜反应器，该膜反应器将反应性和热传递性能赋予分离膜本身，而不是常规的一维分析，我们开发了一个二维分析系统，该系统考虑了轴向和流方向的浓度和温度梯度。当反应涉及大型传热时，开发的模拟器能够阐明膜反应器内的运动行为。