slutrapport - Kemiteknik

Figur 3-1 | Nickelkatalysator med Al 2 O 3 som bärare. [39]Med kontinuerlig produktion kan samma katalysator användas i maximalt 5 år eller 50000timmar. Detta gör nickelkatalysatorn det självklara valet för dagens processer. [37]De största problem som ofta uppstår med nickelbaserade katalysatorer är att partiklarna fogasihop, “sintring”, eller att katalysatorn deaktiveras av koksbildning. Forskning har genomgåttför att lösa dessa problem. Studierna inkluderar förbättring av förberedningsmetoder ochanvändning av ett annat supportmaterial (ersättning till aluminiumoxid/magnesiumoxid).Nickel-aluminiumoxid katalysatorer tillverkas i vanliga fall genom våtimpregnering. Dennametod ger dålig kontroll över metallfördelningen i katalysatorn och leder till svaga bindningarmellan metall och supportmaterialet. De svaga bindningarna i metallen leder till att partiklarnagår ihop och bildar stora partiklar vilket i sin tur underlättar koksbildning. Mångatillverkningsmetoder har undersökts för att undkomma dessa problem. Bland dessa ärkatalysator syntetisering med hydrotalcit ((Mg 6 Al 2 (CO 3 )(OH) 16 · 4(H 2 O)) hjälpkemikalie ochsyntetisering genom sol-gel teknik. Dessa metoder ger en större spridning av nickeljonerna ikristallstrukturen vilket i sin tur minskar koksbildningen.[37]Koksbildningen är en av de största utmaningarna när det gäller ångreformering. Mångabireaktioner kan leda till koksbildning och koksen som ackumuleras på katalysatorytan, sefigur 3-2. Detta är bland annat anledningen till varför reaktionen körs vid höga temperaturer. Iallmänhet ökar koksbildningen när möjligheten för oxidation minskar d.v.s. när ånganminskar (eftersträvas av ekonomiska skäl). Figur 3-3 visar hur kolfilamenten växer på Nipartiklarna.Kolfilamenten är långa koltuber som i grupp bildar grafitplan. Tillväxten avkolfilament inom reformeringen kan blockera flöden och deaktivera katalysatorn. Detta kanleda till ”hot-spots” i reaktorn eftersom katalysatorn inte katalyserar den processensendoterma reaktioner, se reaktionsformel (3.1.1). Reaktorn kommer att överhettas vilketgynnar koksbildningen. Det kan verka som en fördel att minska på ångförhållandet iprocessen dock kommer koksbildning som en konsekvens till detta. Detta undviks enklastgenom att ha en säkerhetsmarginal i processens driftförhållanden. Ett exempel är att ha enhögre ånghalt än vad som stökiometriskt behövs.[38]14