ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ МЕТАНОЛА В МИКРОКАНАЛЬНОМ РЕАКТОРЕ

doi: 10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.021

Аннотация

Для решения задач создания автономного топливного процессора сконструирован микроканальный реактор для получения водорода, характеризующийся высокими значениями тепло- и массопереноса. Микроканальный реактор состоит из металлических микроканальных пластин с каналами субмиллиметрового размера с нанесённым на них оксидным катализатором состава Zn/TiO₂. Микроканальный реактор испытан в процессе окислительной паровой конверсии метанола. Исходная реакционная смесь состояла из водного раствора метанола (мольное отношение 1:1) и газообразного кислорода. Исследованы тепловые характеристики работы микроканального реактора в реакции окислительной паровой конверсии метанола при температуре 400 ºC и при различном мольном соотношении кислорода к водно-метанольной смеси. Показано, что добавление газообразного кислорода в исходную реакционную смесь существенно снижает мощность внешнего источника тепла, необходимую для поддержания рабочей температуры микроканального реактора, максимальное снижение составляет от 58 до 70 % в зависимости от величины входного потока водно-метанольной смеси и кислорода. Анализ состава водородсодержащего газа на выходе из микроканального реактора показал, что по мере увеличения соотношения кислорода к водно-метанольной смеси растёт концентрация моноксида углерода на выходе, не превышая значений 5–8 об. %. Вместе с этим величина выхода водорода стабильна в широком диапазоне входного потока кислорода и составляет 5,7–5,9 мл/сек, начиная снижаться лишь при максимальных потоках. Расчёт теплового коэффициента полезного действия микроканального реактора показал, что эта величина растёт с увеличением входного потока кислорода, достигая 47 % при максимальной его величине.