Zastosowanie reaktora membranowego w procesie wytwarzania gazu syntezowego – wyniki badań

reaktor membranowy, reforming metanu, gaz syntezowy

Otrzymywanie gazu syntezowego jest jednym z najważniejszych procesów przemysłu chemicznego, ponieważ wodór i tlenek węgla stanowią podstawę wielu syntez chemicznych. Zagadnienia związane z otrzymywaniem gazów o dużej zawartości wodoru nabierają również dużego znaczenia w aspekcie ich zastosowania w turbinach gazowych czy też ogniwach paliwowych dla potrzeb sektora energetycznego. Szczególne zainteresowanie tego sektora gazami wodoronośnymi wynika z konieczności obniżenia emisji CO2, co powinien zapewnić w przyszłości rozwój tzw. energetyki wodorowej. W artykule przedstawiono wyniki badań procesu otrzymywania gazu syntezowego w reaktorze membranowym na drodze autotermicznego reformingu metanu (ATR). Dla określenia wpływu zastosowanego rozwiązania konstrukcyjnego reaktora na jakość otrzymywanego gazu syntezowego, wykonano również badania ATR przy zastosowaniu klasycznego reaktora przepływowego. W badaniach procesu autotermicznego reformingu metanu zastosowano zmienne udziały molowe tlenu i pary wodnej na wejściu do reaktora, które wynosiły odpowiednio O2/CH4 = 0,1; 0,2; 0,3 oraz H2O/CH4 = 0,5; 1,5; 2,0. Otrzymane wyniki badań wskazują na możliwość otrzymywania w reaktorze membranowym gazu syntezowego o wyższej zawartości składników pożądanych, tzn. H2 i CO w porównaniu do gazu otrzymywanego w tych samych warunkach procesowych w klasycznym reaktorze rurowym. Uzyskane stopnie konwersji metanu w przypadku zastosowania reaktora membranowego były niższe niż uzyskiwane w reaktorze rurowym, przy tych samych parametrach wejściowych do obu reaktorów. Najwyższe stopnie konwersji uzyskano dla udziałów O2/CH4 = 0,3 i H2O/CH4 = 2 i wynosiły one odpowiednio 89,9% dla klasycznego reaktora rurowego i 76% dla reaktora membranowego.