Skip to main content

Design and Manufacturing of Catalytic Membrane Reactors by developing new nano-architectured catalytic and selective membrane materials

Article Category

Article available in the folowing languages:

Bardziej ekologiczne i tańsze procesy chemiczne

Naukowcy opracowali nowatorskie katalizatory o strukturze nano oraz selektywne materiały membranowe do katalitycznego reaktora membranowego (CMR) o ogromnym znaczeniu dla sektora energetycznego. Stanowią one obietnicę poprawy osiągów i zrównoważoności przy niższych kosztach.

Energia

CMR to urządzenie łączące w sobie separację membranową z chemiczną reakcją katalityczną. Ponad 80% reakcji w branży chemicznej wykorzystuje katalizatory do zwiększania szybkości i wydajności produkcji. Intensyfikacja procesu umożliwiającego znaczne zmniejszenie zużycia energii i odpadów na rzecz bardziej opłacalnych i zrównoważonych technologii może mieć ogromny wpływ na przemysł i gospodarkę UE. W ramach finansowanego przez UE projektu DEMCAMER wytypowano cztery procesy chemiczne o szczególnym znaczeniu dla sektora energetycznego związane z produkcją czystego wodoru, ciekłych węglowodorów i etylenu. Procesy te to reformowanie autotermiczne (ATR), synteza Fischera-Tropscha (FTS), konwersja tlenku węgla z parą wodną (WGS) i dehydrokondensacja utleniająca metanu (OCM). Wraz z zakończeniem drugiego etapu sprawozdawczego zespół udoskonalił i zwiększył opłacalność katalizatorów i membran do wszystkich czterech procesów. Te przeznaczone do badań na skalę laboratoryjną dostarczono już do partnerów; wybrano także materiały do reaktorów na skalę pilotażową. Końcowe wersje katalizatorów do każdego z CMR w skali pilotażowej demonstrują nadrzędną czynność, selektywność i stabilność w porównaniu z tymi dostępnymi obecnie na rynku. Katalizatory do CMR na skalę laboratoryjną dla wszystkich czterech procesów także zostały skonstruowane, a obecnie są na różnych etapach testów i demonstracji. Demonstrowano przede wszystkim działanie reaktorów FTS i WGS, a membrany tlenowe reaktorów ATR i OCM są obecnie optymalizowane. Zaprojektowano pilotażowe prototypy dla wszystkich procesów, poza FTS CMR (zob. rys. na module pilotażowej wersji WGS). Konstrukcję membran, katalizatorów i CMR wspomagano w całym okresie prac poprzez modelowanie i symulacje. Ukończeniu projektu będą towarzyszyły analizy cyklu życia i środowiska, których wyniki wstępne już uzyskano. Zespół projektu pragnie także zabezpieczyć wynalazki przed eksplozją. Ukończono już ocenę ryzyka i przedstawiono zalecenia dotyczące bezpieczeństwa. Na zakończenie zespół stworzył ramy przyszłej analizy społeczno-gospodarczej. Wielofunkcyjne reaktory CMR przeznaczone dla sektora energetycznego stanowią obietnicę lepszych osiągów, niższych kosztów i zrównoważoności decydujących procesów zależnych od reakcji katalizy. Modele katalizatorów, membran i CMR będą nadal pomocne w pracach badawczo-rozwojowych długo po zakończeniu projektu.

Słowa kluczowe

Nanostruktura, katalizatory, materiały membranowe, katalityczne reaktory membranowe, sektor energetyczny, ATR, WGS, FTS, OCM

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania