Micromeritics 마이크로액티비티 레퍼런스
L. C. 알메이다1, O. 산즈1, J. 돌하베리아그2, S. 유네스3, M. 몬테스1
- De Química Aplicada, Facultad de Química, Universidad del País Vasco UPV-EHU, P. Manuel de
Lardizábal 3, 20018 Donostia-San Sebastián, España. - PID Eng&Tech, S.L. C/Plomo 15, Polígono Industrial Sur, 28770 Colmenar Viejo, 마드리드, 스페인
- 미국, 조지아주 노크로스, 조지아주 30093, 4356 커뮤니케이션 드라이브, Micromeritics 인스트루먼트(주)
피셔-트롭쉬 합성(FTS)은 마이크로 GTL 공정에 대한 관심이 높아지면서 새롭게 주목받고 있는 잘 알려진 반응입니다. 해양 플랫폼과 고립된 육상 가스전(스트랜드 가스)의 관련 가스는 기존 GTL 플랜트에서 가능한 것보다 훨씬 작은 규모로 가스를 액체 연료로 변환할 수 있는 소형 장치가 필요합니다. 그 결과 지난 10년 동안 업계와 학계에서 GTL 공정, 특히 FTS를 포함한 마이크로 채널 반응기 분야에 관한 여러 논문, 서적 및 특허가 발표되었습니다.
마이크로채널 기술은 액체 연료의 제어 선택성(C5+ 선택성)에서 상당한 의미를 갖는 매우 컴팩트한 장치(공정 강화), 본질적으로 안전한 기능 및 탁월한 온도 제어를 가능하게 하는 FTS의 새로운 가능성을 제공합니다.
이 커뮤니케이션의 목적은 FTS 중 마이크로채널 교차 흐름 블록을 테스트하기 위한 촉매 테스트 장치(Micromeritics 마이크로액티비티 레퍼런스)를 적용하는 개발 사항을 소개하는 것입니다. 이 개발을 통해 동일한 장치를 분말 촉매, 구조 촉매(모노리스) 및 마이크로 채널 블록 테스트에 사용할 수 있습니다.
마이크로채널 블록(그림 1)은 냉각을 위해 100개의 유사한 마이크로채널에 FT 촉매(20%Co-0.5%Re/Al2O3)로 코팅된 100개의 마이크로채널(0.7 x 0.7 x 20mm)이 수직으로 산재되어 있습니다[1].
원래 장치에서는 원자로 온도뿐만 아니라 다양한 가스 반응물의 압력 및 유량을 제어할 수 있었습니다. 두 번째 유체 라인은 가압수를 사용하여 발열성 FTS를 냉각하기 위해 개발되었습니다. 이 라인에는 수온을 제어하는 고압 펌프, 히터 및 열전대, 수냉 루프, 압력 트랜스듀서 및 수압 제어를 위한 전동 니들 밸브가 포함됩니다.
액체 상태의 물은 압축성이 낮기 때문에 압력을 제어하려는 초기 시도는 불가능했습니다. 이 문제를 극복하기 위해서는 온도 변동과 관련된 매우 큰 압력 변화를 완충하기 위해 부분적으로 공기로 채워진 용기를 추가해야 했습니다. 최종 전략은 냉각수의 압력 설정점을 FTS 온도에서 수증기 압력보다 최소 20bar 높은 압력으로 조정하는 것이었습니다. 이러한 조건에서 냉각수 흐름은 매우 안정적입니다.
냉각 스트림(온도 및 압력)을 위한 새로운 제어 루프와 고압 펌프 모니터링을 포함하기 위해 제어 소프트웨어에 추가 수정이 필요했습니다.
The microchannel block was fitted with CFD-designed headers assuring homogeneous gas velocity at the entry of all microchannels and graphite gaskets guaranteeing excellent sealing (<L0.01). A double housing ensures strength to the compression and deformation of the graphite gaskets and includes heating cartridges for the reduction pretreatment (Figure 2). A tee junction at each gas inlet and outlet allows thermocouples to be arranged in contact with each block face. In combination with thermocouples on the upper and lower surfaces of the block, this enables complete monitoring of the microchannel unit through-out the data logging facility of the control software.
촉매 부하가 다른 마이크로 채널 블록을 사용하여 여러 가지 반응을 수행했습니다. 시스템은 매우 안정적이었습니다. 유량, 압력 및 온도의 변화를 허용하는 표준 테스트가 몇 주에 걸쳐 수행되었습니다. 그림 3은 일반적인 실험에서 다양한 조건에서의 CO 전환 및 메탄 선택성을 보여줍니다.
참조
- L. C. 알메이다, F. J. 에카브, O. 산즈, M. A. 센테노, G. 아르자멘디, L. M. 간디아, E. F. 수사-
Aguiar, J. A. 오데오졸라, M. 몬테스, , "마이크로채널에서의 피셔-트로슈 합성", 화학
공학 저널 167 (2011) 536-544.
