高伝熱性管壁型触媒反応器の開発と評価

高传热速率管壁式催化反应器的研制与评价

基本信息

批准号：
05855114
负责人：
福原長寿
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kogakuin University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、比較的大きな吸発熱を伴う反応において、トータルなシステムの観点からの熱エネルギーの有効利用によるプロセスの高効率化や、負荷変動に対する応答性の迅速化が可能であると考えられる管壁型反応器に関する研究を実施した。具体的には、アルカリ性の亜鉛置換めっき操作と中性のニッケル化学還元めっき操作からなる無電解めっきにより、触媒成分としてニッケルを付着させたアルミニウム製のコルゲートフィンを内部に装備した熱交換型管壁反応器を製作し、それを中心として構成した反応システムのメタノール分解反応に対する伝熱特性や反応特性、ならびにコルゲートフィンの形状が反応特性に及ぼす影響について検討を加えた。その結果、今回製作した反応システムのメタノール分解特性は、一酸化炭素と水素の生成が選択的であり、しかも、かなりの分解活性を示すことが明かとなった。また、そのときの反応器内温度分布は、数値シミュレーションから予測されたように、反応器入口付近で約2K程の若干の温度低下を示し、それ以降は設定温度にほぼ沿った分布であることが明らかとなった。このことから、熱交換型管壁反応器は大きな吸熱を伴う反応を行う場合でも、効率的な熱エネルギーの供給が可能であることが実験的に確認された。また、実測値とシミュレーションによる予測値がほぼ一致したことから、数値シミュレーションの妥当性も確認することができた。さらに、コルゲートフィンのフィン高さを小さくすることによって、生成物の選択性を維持したまま、反応器の分解活性を向上することが可能であることも明かとなった。特に、フィン高さ3mmのコルゲートフィンを用いた場合はきわめて高い分解活性を示した。また、コルゲートフィンの形状を変化させ、反応ガスの乱流促進を図ることでさらに分解活性が向上することも明かとなった。

在这项研究中，我们对管壁反应器进行了研究，该研究被认为能够通过从总系统的角度有效利用热能来提高过程的效率，并加快对相对较大的吸附热量响应负载波动的响应。具体而言，使用碱性锌锌成分的电镀和中性镍化学还原镀层组成的电镀板用于制造配备有铝纸鳍的热交换管壁反应器，该反应器用镍作为催化剂成分，以及甲醇分解反应系统的效果，以及对腐蚀性效应的甲醇分解反应反应的影响。结果，发现这次产生的反应系统的甲醇分解特性在一氧化碳和氢的产生中具有选择性，并且表现出相当大的分解活性。此外，正如数值模拟所预测的那样，当时反应器中的温度分布在反应堆入口附近显示约2K的略有温度下降，并且揭示了从那时起，分布与设定温度大致相符。实验证实，即使热交换管壁反应器对大型吸热器进行反应，也可以有效提供热能。此外，还确认了数值模拟的有效性为实际的测量值和模拟的预测值几乎相同。此外，已经揭示了通过降低波纹鳍片的鳍高度，可以在保持产品的选择性的同时改善反应堆的分解活性。特别是，当使用3毫米鳍高度的波纹鳍时，它表现出极高的降解活性。还揭示了通过改变波纹鳍的形状并促进反应气体的湍流，可以进一步改善分解活性。