BR112014024394B1 - reformador de álcool para reformar álcool para mistura de gás incluindo hidrogênio - Google Patents

reformador de álcool para reformar álcool para mistura de gás incluindo hidrogênio Download PDF

Info

Publication number
BR112014024394B1
BR112014024394B1 BR112014024394-8A BR112014024394A BR112014024394B1 BR 112014024394 B1 BR112014024394 B1 BR 112014024394B1 BR 112014024394 A BR112014024394 A BR 112014024394A BR 112014024394 B1 BR112014024394 B1 BR 112014024394B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
alcohol
catalyst
stage
reformer
conduit
Prior art date
Application number
BR112014024394-8A
Other languages
English (en)
Inventor
David A. Morgenstern
Erik D. Sall
Roger C. Smith
Brian Odell Ralph
Original Assignee
Monsanto Technology Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Monsanto Technology Llc filed Critical Monsanto Technology Llc
Publication of BR112014024394B1 publication Critical patent/BR112014024394B1/pt

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/067—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • B01J19/2495—Net-type reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/0085—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction promoting uninterrupted fluid flow, e.g. by filtering out particles in front of the catalyst layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0207—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal
    • B01J8/0221—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly horizontal in a cylindrical shaped bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0292—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds with stationary packing material in the bed, e.g. bricks, wire rings, baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0423—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/0438—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being placed next to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0403—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal
    • B01J8/0423—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds
    • B01J8/0442—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the fluid flow within the beds being predominantly horizontal through two or more otherwise shaped beds the beds being placed in separate reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • C01B3/24—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons
    • C01B3/26—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds of hydrocarbons using catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221—Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00513—Controlling the temperature using inert heat absorbing solids in the bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00831—Stationary elements
    • B01J2208/0084—Stationary elements inside the bed, e.g. baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823—Mixing elements
    • B01J2208/00831—Stationary elements
    • B01J2208/00849—Stationary elements outside the bed, e.g. baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/00038—Processes in parallel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0244—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being an autothermal reforming step, e.g. secondary reforming processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0266—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step
    • C01B2203/0277—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a decomposition step containing a catalytic decomposition step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0833—Heating by indirect heat exchange with hot fluids, other than combustion gases, product gases or non-combustive exothermic reaction product gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1005—Arrangement or shape of catalyst
    • C01B2203/1029—Catalysts in the form of a foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
    • C01B2203/1058—Nickel catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
    • C01B2203/1064—Platinum group metal catalysts
    • C01B2203/107—Platinum catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041—Composition of the catalyst
    • C01B2203/1076—Copper or zinc-based catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217—Alcohols
    • C01B2203/1223—Methanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1288—Evaporation of one or more of the different feed components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/142—At least two reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C01B2203/143—Three or more reforming, decomposition or partial oxidation steps in series
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

REFORMADOR DE ÁLCOOL PARA REFORMAR ÁLCOOL PARA MISTURA DE GÁS INCLUINDO HIDROGÊNIO. A presente invenção refere-se a álcool de reforma. Álcool é introduzido em um conduíte de um reformador de álcool para que o álcool flua através de um estágio catalisador dentro do conduíte. O estágio catalisador inclui um catalisador de reforma do álcool e um membro de transferência de calor compreendendo material termicamente condutor. O membro de transferência de calor está em contato térmico com o conduíte e o catalisador de reforma do álcool. Simultaneamente, gases de escape são introduzidos por um motor de combustão interna em um canal de escape. Os gases de escape no canal de escape entram em contato com aletas estendendo-se para fora do conduíte para que o calor dos gases de escape seja transferido através das aletas, o conduíte e o membro de transferência de calor para o catalisador de reforma do álcool.

Description

CAMPO DA DESCRIÇÃO
[001] A presente invenção se refere em geral com um reformador de álcool para reforma de álcool para uma mistura de gás, incluindo hidrogênio e um método para desempenhar o mesmo.
ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO
[002] Reforma do álcool pode ser um processo catalítico endotérmico que converte álcoois em uma mistura de hidrogênio e outros gases. O produto, "frações reformadas de álcool" é superior ao álcool de origem como um combustível para motores de combustão interna. A superioridade das frações reformadas de álcool, particularmente aquelas formadas de metanol e etanol, é principalmente devido à presença de hidrogênio. As frações reformadas queimam mais rápido do que o álcool de partida e são mais tolerantes à diluição com ar ou escape. Na carga parcial, a diluição beneficia a eficiência, ao reduzir as perdas de potência e perda do calor de combustão para o líquido refrigerante. Além disso, o calor da combustão das frações reformadas é maior que o do álcool de partida. Ambos os álcoois e as frações reformadas são combustíveis de alta octanagem que podem tolerar altas razões de compressão.
SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO
[003] Em um aspecto, um reformador de álcool geralmente compreende um conduíte incluindo uma parede com uma superfície externa e uma superfície interna pelo menos parcialmente definindo uma câmara interna através da qual os fluxos de vapor de álcool ao longo de uma via de fluxo de álcool, a parede de conduíte compreendendo um material termicamente condutor; uma pluralidade de aletas estendendo-se geralmente radialmente para fora da superfície externa da parede de conduíte, as aletas compreendendo material termicamente condutor, em que as aletas e a parede do canal estão em contato térmico; um estágio catalisador na câmara interna do conduíte, em que o estágio catalisador está configurado para permitir que o vapor de álcool flua através do estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool, o estágio catalisador incluindo um catalisador de reforma de álcool e um membro de transferência de calor compreendendo material termicamente condutor, em que o membro de transferência de calor está em contato térmico com a parede de conduíte e o catalisador de reforma do álcool, pelo qual o calor é transferível da pluralidade de aletas para o catalisador de reforma de álcool para possibilitar a reforma do vapor de álcool à medida que flui através do estágio catalisador.
[004] Em outro aspecto, um sistema de reforma de álcool geralmente compreende uma carcaça de reformador externa definindo um canal de escape geralmente horizontal pelo qual gás de escape flui ao longo de uma via de gás de escape; e um reformador de álcool recebido no canal de escape, o reformador incluindo: um conduíte incluindo uma parede com uma superfície externa e uma superfície interna pelo menos parcialmente definindo uma câmara interna através da qual vapor de álcool flui ao longo de uma via de fluxo de álcool, em que a parede de conduíte compreendendo um material termicamente condutor, a câmara interna sendo livre de comunicação fluida com o canal de escape; uma pluralidade de aletas estendendo-se geralmente radialmente para fora da superfície externa da parede de conduíte e localizada dentro do canal de escape, as aletas compreendendo material termicamente condutor, em que as aletas e a parede do conduíte estão em contato térmico; e um estágio catalisador na câmara interna do conduíte, em que o estágio catalisador está configurado para permitir que o vapor de álcool flua através do estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool. O estágio catalisador inclui um catalisador de reforma de álcool e um membro de transferência de calor compreendendo material termicamente condutor, em que o membro de transferência de calor está em contato térmico com a parede de conduíte e o catalisador de reforma de álcool, pelo qual o calor do gás de escape fluindo na câmara de escape é transferível a partir da pluralidade de aletas para o catalisador de reforma de álcool para possibilitar a reforma do vapor de álcool à medida que flui através do estágio catalisador.
[005] Em ainda outro aspecto, um método de reforma de um álcool geralmente compreende a introdução de um álcool em um conduíte de um reformador de álcool para que o álcool flua através de um estágio catalisador dentro do conduíte, o estágio catalisador incluindo um catalisador de reforma do álcool e um membro de transferência de calor compreendendo material termicamente condutor, em que o membro de transferência de calor está em contato térmico com o conduíte e o catalisador de reforma do álcool; e entrega, simultaneamente com a referida introdução de um álcool, de gás de escape de um motor de combustão interna em um canal de escape, em que o gás de escape no canal de escape entra em contato com aletas estendendo-se para fora do conduíte para que o calor do gás de escape seja transferido através das aletas, o conduíte e o membro de transferência de calor para o catalisador de reforma do álcool.
[006] Outras características estarão em parte evidentes e em parte indicadas doravante.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[007] A FIG. 1 é uma seção esquemática de uma modalidade de um sistema reformador;
[008] a FIG. 2 é uma vista ampliada elevada frontal de um encaixe ou tampa de extremidade para o sistema reformador na FIG. 1;
[009] a FIG. 3 é uma vista elevada direita do encaixe de extremidade na FIG. 2;
[0010] a FIG. 4 é um esquemático explodido de um defletor removido de um reformador do sistema reformador;
[0011] a FIG. 4A é uma vista elevada frontal do defletor na FIG. 4;
[0012] a FIG. 5 é uma representação esquemática dos estágios de reformas no reformador do sistema reformador na FIG. 1;
[0013] a FIG. 6 é uma seção esquemática através de outra modalidade de um reformador;
[0014] a FIG. 7 é uma vista ampliada elevada frontal de um elemento de transferência de calor recebido em um conduíte reformador do reformador na FIG. 6;
[0015] a FIG. 8 é uma ilustração esquemática de outra modalidade de um sistema reformador;
[0016] a FIG. 9 é uma seção tomada ao longo da linha 9 — 9 na FIG. 8;
[0017] a FIG. 10 é uma ilustração esquemática de outra modalidade de um sistema reformador;
[0018] a FIG. 11 é uma vista seccional em perspectiva de um reformador fabricado de acordo com a ilustração esquemática na FIG. 10;
[0019] a FIG. 12 é uma perspectiva superior de uma placa de encosto para cada banco do reformador na FIG. 11;
[0020] a FIG. 12A é uma perspectiva inferior da placa de encosto;
[0021] a FIG. 13 é uma perspectiva superior de outro sistema reformador;
[0022] a FIG. 14 é uma perspectiva inferior do sistema reformador na FIG. 13;
[0023] a FIG. 15 é uma vista seccional em perspectiva do sistema reformador na FIG. 13;
[0024] a FIG. 16 é uma ilustração esquemática dos estágios de reformador em um conduíte de reformador do sistema reformador na FIG. 13;
[0025] a FIG. 17 é uma vista do plano superior do sistema reformador na FIG. 13, com a parte superior removida;
[0026] a FIG. 18 é um gráfico que ilustra um perfil de temperatura ao reformar 5 mL/min de etanol em um leito catalisador sem discos de gaze de cobre integrados ao leito catalisador, de acordo com os ensinamentos do Exemplo 4;
[0027] a FIG. 19 é um gráfico que ilustra um perfil de temperatura ao reformar 5 mL/min de etanol em um leito catalisador com discos de gaze de cobre integrados ao leito catalisador, de acordo com os ensinamentos do Exemplo 4;
[0028] a FIG. 20 é um gráfico ilustrando as temperaturas do reformador para o experimento do Exemplo 5;
[0029] a FIG. 21 é um gráfico ilustrando a distribuição do produto gasoso do reformador para o experimento do Exemplo 5;
[0030] a FIG. 22 mostra um motor de combustão interna, sistema de transmissão e escape incluindo cabeçotes de escape com um reformador posicionado acima da transmissão e acoplados próximos ao motor para reduzir o tempo de aquecimento e alimentados com fluxo de escape de ambos os lados; e
[0031] a FIG. 23 é uma ilustração esquemática de um sistema reformador adequado para uso no sistema de FIG. 22.
[0032] Os caracteres de referência correspondentes indicam partes correspondentes ao longo das figuras.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0033] A superioridade das frações reformadas de álcool como combustível para motores de combustão interna, particularmente aquelas formadas de metanol e etanol, é principalmente devido à presença de hidrogênio. As frações reformadas queimam mais rápido do que o álcool de partida e são mais tolerantes à diluição com ar ou escape. No caso de excesso de ar, o grau de diluição é tipicamente descrito pelo lambda de parâmetro ( À ) que representa a taxa de ar introduzida nos cilindros àquela exigida estequiometricamente para a combustão do combustível. O uso de excesso de ar ( à > 1) impossibilita a capacidade do conversor catalítico de controlar NOx, um poluente de prioridade. Entretanto, valores à relativamente altos, particularmente quando combinados com algum nível de recirculação de gases de escape (EGR) suprime níveis de NOx fora do motor. Estes níveis são baixos o suficiente para emissões alvo de NOx de tubo de escape poderem ser alcançadas ao usar uma pequena captura de inclinação de NOx de suporte.
[0034] Reforma de metanol é tipicamente conduzida a temperaturas acima de 250°C. A reação de reforma do metanol é dada na equação 1. CH3OH ^ CO + 2H2 (1)
[0035] Foi relatado, por exemplo, na US 7,682,724 B2 e US 8,100,093 B2, que um catalisador de esponja de níquel revestido com cobre é ativo e estável para a reforma de etanol acima de 250°C, através da via mostrada na equação 2. O catalisador é também eficaz para reforma de metanol de acordo com a equação 1. CH3CH2OH ^ CH4 + CO + H2 (2)
[0036] Esponja de níquel revestido com cobre é um catalisador de metal sem suporte. Catalisador suporta ajuda para manter a dispersão do metal ativo e suportes estruturados podem prevenir a circulação de catalisador, mas eles representam massa térmica improdutiva. Em aplicações veiculares, é vantajoso trazer o catalisador de reforma à temperatura de funcionamento rapidamente, de forma que o motor possa operar em reformados ao longo de quase todo o ciclo de acionamento.
[0037] De forma semelhante, minimizar a massa térmica de outros componentes do reformador pode ser necessário, a fim de alcançar tempos de aquecimento aceitáveis. Por exemplo, Emonts et al. relatam um tempo de aquecimento mínimo de 22 minutos usando um queimador de metanol de 12 kW antes de um reformador de metanol de 50 kW atingir a temperatura de reação (B. Emonts et. al., J. Power Sources, Vol. 86, pp. 228-36, 2000).
[0038] Enquanto pode ser necessário minimizar a massa térmica do reformador, isto não pode ser alcançado ao tornar os componentes do reformador arbitrariamente finos. Motorizações práticas utilizando álcoois reformados incorporam preferencialmente um tanque de reserva que armazena reformados necessários para o arranque a frio do veículo e transientes de alta potência. Pressurizar o reformado no tanque de reserva permite que o tanque seja menor, tornando mais fácil empacotar a bordo de um veículo. Além disso, injetores de combustível usados para introduzir reformados no motor exigem diversas atmosferas de pressão de acionamento. Se um catalisador em pó é usado no reformador, queda de pressão através do leito catalisador cria contrapressão adicional. Assim, embora as exigências exatas dependam do design do veículo e da estratégia do motor, um reformador de álcool prático a bordo deve ser capaz de operar com segurança com contrapressões de aproximadamente 100 para aproximadamente 069 MPa (150 psi) nas temperaturas de processo relevantes, tipicamente até aproximadamente 350°C no lado do catalisador e até aproximadamente 700°C no lado de escape.
[0039] Uma segunda métrica de desempenho de reformador de álcool é a eficácia da transferência de calor do escape para catalisador. Alta eficiência de transferência de calor permite inicialização rápida de reformador, mas, diluição no cilindro do motor reduz as temperaturas de escape, particularmente quando ar em excesso é usado como o diluente. Diluição em cilindros relativamente elevada pode ser tolerada quando a eficiência de transferência de calor de reformador é elevada, permitindo que o motor alcance uma eficiência mais elevada.
[0040] Um problema adicional surge para catalisadores de reforma contendo níquel. Uma reação indesejada de lado, "metanação", é catalisada por níquel em temperaturas comparativamente altas. A reação de metanação, mostrada na equação 3, destrói o hidrogênio, limitando assim a diluição que pode ser alcançada no motor ao reduzir também a entalpia de combustão de reformado. Usar catalisadores de níquel revestido com cobre, verificou-se que é preferível manter a temperatura do catalisador abaixo de aproximadamente 370°C e mais preferencialmente abaixo de aproximadamente 350°C, a fim de suprimir metanação. Idealmente, a distribuição de temperatura da massa de catalisador é mantida tão próxima a isotérmica quanto possível, de forma que todos os catalisadores podem manter alta atividade e nenhum está no intervalo de temperatura de metanação. 3H2 + CO ^ CH4 + H2O (3)
[0041] A presente descrição se refere a um método para melhorar a eficiência e emissões de um veículo movido a álcool, ao utilizar o calor de escape para dirigir a reação de reforma endotérmica, catalítica do álcool. Esta reação converte os álcoois, tipicamente metanol e etanol, a uma mistura de gases, incluindo o hidrogênio, que pode ser utilizado no motor com alta eficiência. O processo de reformar exige manutenção de alta atividade catalítica, bem como a transferência de calor adequada do escape para catalisador. Em uma modalidade, a presente descrição compreende reformadores usando catalisadores de cobre-níquel com alta atividade de reforma e um projeto que provê boa transferência de calor de escape para catalisador ao minimizar a massa térmica, permitindo aquecimento rápido do reformador na inicialização do catalisador.
[0042] Pelo menos algumas modalidades de reformador da presente descrição permitem a transferência de calor eficiente de escape de catalisador em um projeto com massa térmica mínima, mas que pode suportar a contrapressão criada por injetores de combustível e o tanque de reserva. Isso é conseguido pelo uso das aletas do lado de escape para a transferência de calor em vez do uso de um projeto casco-e-tubo ou outros projetos de massa térmica elevada. Pelo menos algumas modalidades de reformador da presente descrição também permitem o uso de catalisadores de reforma estruturados peletizadas ou outros ao prover geometria de lado catalisador que é compatível com a incorporação do catalisador e prover transferência de calor adequada. Uso de um projeto aletado em vez de, por exemplo, uma geometria de troca de calor casco-e-tubo, placa-e- quadro ou outras comuns evita a necessidade de espremer catalisadores estruturados em espaços finos entre as placas do trocador de calor ou empacotá-los em torno de tubos.
[0043] Pelo menos algumas modalidades de reformador da presente descrição incluem vários estágios de catalisador alternando com estágios que incorporam a capacidade de transferência de calor sem catalisador. Reforma de álcoois é endotérmica. Um catalisador de reforma ativo pode possibilitar reforma para proceder a uma taxa tão alta, de modo a consumir calor mais rápido do que pode ser fornecido do escape. Dividir o catalisador em estágios com estágios intermediários que possibilitam o reaquecimento do etanol/fluxo reformado permite que o catalisador seja mantido a uma temperatura de funcionamento aceitável ao longo do reformador.
[0044] Misturas de álcool e gasolina também podem ser usadas como alimentações para os reformadores da presente descrição. Em particular, misturas de etanol de nível elevado, tipicamente chamadas "E85" são combustíveis adequados.
[0045] Pelo menos algumas modalidades dos reformadores da presente descrição incluem trocadores de calor com catalisador de cobre-níquel de um lado. Por exemplo, o etanol é fornecido ao lado catalisador e escape flui através do outro. Em algumas modalidades, um catalisador de pó, preferencialmente esponja de níquel revestida com cobre é incorporada para prover atividade de reforma. Quando um catalisador de pó é usado, uma malha ou feltro de metal (amplamente, meio de transferência de calor ou de um membro de transferência de calor) pode ser incorporada ao leito do catalisador para efeitos de transferência de calor e filtros internos podem ser usados para prevenir movimento catalisador dentro do reformador ou escape do catalisador. A presente descrição também possibilita o uso de catalisadores estruturados. Em um exemplo, os catalisadores são estruturas sem suporte compostas de esponja de níquel revestida com cobre que foram formadas em um formato rígido apropriado, tipicamente cilíndrico.
[0046] Filtros internos podem servir principalmente para prevenir que o catalisador escape do reformador, mas também podem funcionar para prevenir a circulação de catalisador no reformador, particularmente se o catalisador está disposto em estágios. Embora meios de metal sinterizado possam ser usados para essa finalidade, meios de filtro de profundidade de metal fibroso tais como meios de Bekipor de NV Bekaert SA, Zwevegem, Bélgica e filtros de profundidade de metal fibrosos de Mott Corporation, Farmington, CT podem ser usados. Um filtro pode ser colocado no interior da saída de reformado. Em um projeto em estágios, uma camada mais fina de filtragem pode ser colocada após cada estágio de catalisador também.
[0047] Aumento de transferência de calor é altamente valioso porque leitos empacotados de partículas não transmitem calor por condução simples como sólidos homogêneos. Transferência de calor através de leitos de partícula é conhecida por ser bastante lenta. Exemplo 3, abaixo, descreve um reformador com um leito de pó de diâmetro grande que ilustra a transferência de calor radial pobre através do leito de pó e gradiente térmico radial resultante.
[0048] Um método exemplar de prover transferência de calor através da massa de catalisador é firmar o catalisador em folhas de malha metálica ou feltro ou para aplicar uma camada à superfície de uma folha fina de malha metálica ou feltro (cada um dos quais é amplamente considerado um membro de transferência de calor). Outros meios de metal fibrosos podem ser usados, tais como a gaze de cobre descrita no Exemplo 4, palha de aço, ou mesmo fibras metálicas soltas. Folhas de malha metálica podem ser vantajosas porque esponja de níquel revestida com cobre pode ser facilmente aplicada às folhas e porque as folhas carregadas do catalisador servem então como transportadoras de catalizador convenientes durante a montagem do reformador, provendo um leito catalisador com alta densidade de catalisador e excelente condutividade térmica. Exemplos de meios adequados incluem G-Mat, um produto de malha de Fecralloy da Micron Fiber-Tech de Debary, FL e meios Sinterflo F e M de Porvair de Ashland, VA.
[0049] Em um exemplo, o catalisador pode ser carregado na malha sem passivação de catalisador ou a malha e sem o uso de técnicas agressivas e demoradas, tais como moinhos de rolo. Catalisadores de cobre-níquel, particularmente esponja de níquel revestida com cobre, são fracamente ferromagnéticos se não forem secos e passivados. A atração interpartículas faz com que a substância de catalisador não passivada tenha uma consistência espessa semelhante a manteiga de amendoim, permitindo que uma camada espessa de catalisador seja aplicada à malha, folha ou tela ao espalhar manualmente uma substância pesada (preferencialmente de pelo menos 50% do catalisador em peso) em uma ou ambas as superfícies externas.
[0050] Folhas de malha revestidas e/ou impregnadas de catalisador de cobre-níquel podem ser facilmente inseridas nos reformadores da presente descrição. Alternativamente, catalisadores estruturados podem ser usados. Preferencialmente, os catalisadores estruturados compreendem cobre e níquel e têm área de alta superfície, preferencialmente superior a 10 m2/g, como medida pelo método Brunauer-Emmett-Teller (BET), a fim de prover a necessária atividade catalítica e mínimo material estrutural inerte (tal como alumina), a fim de minimizar a massa térmica e reações colaterais indesejáveis catalisadas pelo suporte. Alumina, um suporte de catalisador comum, catalisa a desidratação do etanol para etileno, que pode levar a coqueificação e também pode catalisar a formação de éter a partir de metanol, etanol e outros álcoois. Uso de suportes metálicos minimiza reações colaterais e provê melhor condutividade térmica. Pulverização da liga de Raney em suportes de metal seguida de ativação e chapamento pode prover tais catalisadores. Preparação de catalisadores de esponja de metal em suportes de metal sem chapeamento é descrita no US 2006/0224027 por T. Turek et al, cujas porções relativas à preparação de catalisadores de esponja de metal são incorporadas neste documento por referência.
[0051] Os catalisadores podem ser estruturas de área de alta- superfície compostas por partículas ligadas de partículas de cobre- níquel, preferencialmente de esponja de níquel revestida com cobre. Em um exemplo, os catalisadores são aglomerados rígidos, de área de alta superfície da esponja de níquel (níquel Raney) que foram revestidos com cobre. Catalisadores adequados incluem catalisadores ocos em forma, tais como esferas ocas, preparados pela pulverização da liga de Raney e um ligante em esferas de poliestireno, seguidos por combustão do poliestireno e ativação da liga. Essa técnica é descrita por Ostgard et al. na US 6,573,213 B2, cujas porções relativas a essas técnicas são incorporadas por referência neste documento. Alternativamente, pós de catalisador Raney ativados na água podem ser pressionados em pelotas cilíndricas, como descrito por Birkenstock et al. na US 5,253,993 B2, cujas porções relativas a essa técnica são incorporadas por referência neste documento. Neste último caso, pode ser preferível chapar a esponja de níquel com cobre antes da formação do catalisador.
[0052] Os reformadores e sistemas de reformador da presente descrição podem ser operados com fluxo co-corrente ou contracorrente de escape e etanol. Em um exemplo, fluxo (paralelo) co-corrente é usado porque pode levar a uma distribuição de temperatura mais isotérmica. Fluxo horizontal de escape também é usado porque o escape sai de motores de combustão interna normais horizontalmente e é descarregado da parte traseira do veículo. Mudar a direção do fluxo de escape de horizontal para vertical e de volta pode criar contrapressão de escape, colocando, desse modo, uma carga parasitária no motor.
[0053] Fluxo de escape através do reformador é medido preferencialmente com uma válvula posicionada a jusante do reformador, de modo a manter uma temperatura adequada do catalisador. Em uma modalidade, a válvula de medição é controlada de modo a manter a temperatura de reformados saindo do reformador entre 300 e aproximadamente 360°C. A temperatura de saída de reformados superiores (correspondente à temperatura do catalisador mais elevada) é preferencial na carga do motor alta onde o catalisador deve manter taxas de rotatividade mais elevadas. Posicionamento a jusante da válvula pode ser empregado porque se a válvula estava a jusante do reformador, pode representar massa térmica adicional que teria que ser aquecida antes do reformador funcionar.
[0054] Em pelo menos algumas modalidades, os reformadores da presente descrição consolidam as funções de vaporização do álcool e a reforma em uma única unidade de empacotamento conveniente a bordo de um veículo e massa térmica reduzida. Assim, nestas modalidades não é necessário usar um vaporizador separado. Entretanto, um trocador de calor compacto separado pode ser incorporado no sistema que provê troca de calor entre o fluxo de combustível de álcool de chegada e reformado saindo do reformador. Isto provê a vaporização parcial do combustível enquanto se refrigera o reformado para próximo ao ponto de ebulição do combustível (tipicamente aproximadamente 80°C), que simplifica a manipulação de reformado e entrega para o motor. Um trocador de calor placa-e- quadro "placa-lisa" compacto pode ser utilizado para esta finalidade.
[0055] Referindo-se às FIGS. 1 a 5, uma modalidade de um sistema reformador é geralmente indicada em numeral referencial 10. Em geral, o sistema reformador 10 compreende uma carcaça de reformador externa 12, que na presente modalidade é uma luva de escape (por exemplo, um tubo ou cano), através da qual gases de escape EG de fluxos de sistema de escape (como indicado pelas setas na FIG. 1) ao longo de uma via geralmente horizontal e um reformador interno, geralmente indicado no 13, que é geralmente coaxialmente recebido na luva de escape externa e através do qual álcool A (ou seja, o vapor de álcool) flui (como indicado pelas setas na FIG. 1). Embora entenda-se que o álcool pode não ser totalmente vaporizado ao entrar no reformador 13 ou mesmo quando no reformador, e pelo menos uma porção do álcool será reformada em uma mistura de reformado (por exemplo, uma mistura incluindo gás de hidrogênio e hidrogênio líquido) à medida que flui através do reformador, a presente descrição se refere ao fluido entrando e saindo do reformador como "álcool". O reformador interno 13 inclui um conduíte de reforma 14 (por exemplo, um cano ou tubo) tendo extremidades longitudinais fechadas opostas, uma parede com uma superfície externa e uma superfície interna pelo menos parcialmente definindo uma câmara interna através da qual vapor A de álcool flui ao longo de uma via de fluxo de álcool. Uma pluralidade de estágios de catalisador alternantes 16 e estágios de reaquecimento 18 são eliminados dentro da câmara do conduíte de reformador 14. Os estágios de catalisador 16 podem compreender, por exemplo, um catalisador de cobre-níquel em pó incorporado em uma malha de metal ou pequenas pelotas de cobre-níquel, tais como descritos neste documento. Ao utilizar pelotas de cobre-níquel, as pelotas de catalisador podem medir de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 mm, o que provê um equilíbrio entre a transferência de calor, resistência mecânica e até mesmo distribuição do fluxo de álcool. Pequenos filtros internos (não mostrados na FIG. 1) podem ser posicionados diretamente a jusante de cada estágio de catalisador para prevenir a circulação de pó (incluindo pó a partir de atrito de catalisador estruturado) e para amortecer pelotas de catalisador contra vibração.
[0056] Os estágios de reaquecimento 18 podem compreender meios porosos de metal, tais como espumas metálicas, malha metálica, palha de aço ou outro material termicamente condutor (em geral, membros de transferência de calor) em contato térmico com o conduíte 14. Uma pluralidade de defletores 20 são eliminados no conduíte de reformador 14 entre os estágios de catalisador alternados e reaquecimento 16, 18. Cada defletor 20 inclui uma abertura ou entalhe 21 (FIGS. 4 e 4A) para permitir que o vapor de álcool flua além do defletor ao longo da via de fluxo de álcool, conforme retratado na FIG. 1. Os defletores 20 podem ser substancialmente idênticos no formato, mas alternativos na orientação rotacional relativa ao conduíte de reforma 14 (tal como mostrado na FIG. 1) para direcionar o vapor de álcool através dos estágios de catalisador e reaquecimento 16, 18, em direções alternantes de fluxo para cima e de fluxo para baixo (por exemplo, em uma onda ou via de fluxo do tipo semelhante a senoidal). Os defletores 20 podem ser formados a partir de cobre devido à sua alta condutividade térmica e o fato de que são suficientemente flexíveis para ser inseridos, mesmo que o canal de reforma aletado 14 ou tubo esteja ligeiramente fora do formato circular. Os defletores 20 podem ser formados a partir de outro material termicamente condutor.
[0057] Uma pluralidade de aletas 22 se estende para fora de e em contato térmico com o conduíte de reforma 14. As aletas 22 são eliminadas dentro da via de fluxo do gás de escape EG entre o exterior do conduíte reformador 14 e a superfície interna da luva de escape 12 para promover transferência de calor a partir do gás de escape em direção ao conduíte de reforma 14. Em uma modalidade, as aletas 22 se estendem radialmente para fora a partir do conduíte de reforma 14 e, no exemplo ilustrado, são orientadas em uma configuração espiral ou helicoidal em torno do conduíte reformador (ou seja, aproximadamente um eixo longitudinal do conduíte). Em outra modalidade, as aletas 22 podem ser configuradas para ser paralelas à direção do fluxo de EG de escape. As aletas 22 podem ser formadas de aço, que irá resistir ao calor e compostos corrosivos presentes no escape de automóveis, ou cobre ou outro material condutor de calor. Distância entre as extremidades das aletas 22 e a superfície interna da luva de escape 12 pode ser inferior a 0,25 polegadas (6,25 mm), a fim de minimizar a passagem secundária de escape. À medida que o gás de escape flui em torno das aletas 22, o calor é transferido através das aletas para o conduíte 14 e depois para os estágios catalisador 16 e estágios de reaquecimento 18.
[0058] Na modalidade ilustrada, extremidades axiais a montante e a jusante do conduíte reformador interno 14 estão fechadas para inibir a infiltração do gás de escape EG no conduíte de reforma interno. Conforme mostrado na FIG. 1, uma entrada de álcool 50 (por exemplo, cano ou tubo) se estende radialmente através do conduíte de reformador 14 adjacente à extremidade a montante fechada, e uma saída de álcool 52 (e.g., cano ou tubo) se estende radialmente através do conduíte de reformador 14 adjacente à extremidade a jusante fechada. Álcool entrando no reformador 13, mais especificamente o conduíte de reformador 14, passa primeiro por um estágio de vaporização 26 (isto é, um primeiro estágio) compreendendo meios porosos sem catalisador, que serve para vaporização substancialmente completa e pré-aquecimento do álcool e captura de componentes não voláteis da alimentação, tais como componentes de alto ponto de ebulição de gasolina ao usar E85 ou misturas gasolina- etanol semelhantes como uma alimentação. Em um exemplo, o estágio de vaporização 26 pode incluir palha de aço inoxidável ou outro material termicamente condutor. Também nesta modalidade, um estágio final ou último 28 compreende um filtro. Um esquema retratando a disposição dos estágios de reforma 16, 18, 26, 28, dentro do conduíte de reformador interno 14 é ilustrado na FIG. 5.
[0059] Na modalidade ilustrada nas FIGS. 1 a 4A, tampas ou encaixes de extremidade a montante e a jusante, geralmente indicados em 32, incluem corpos 33 que são inseridos em extremidades longitudinais abertas da luva de escape externa 12 e flanges de fixação 34 (FIG. 1) para uso na fixação do reformador 10 no sistema de escape. Referindo-se à FIG. 2, cada corpo 33 inclui anéis concêntricos internos e externos 36, 38, respectivamente. Uma pluralidade de raios ou teias 40 se estendem radialmente para fora do anel interno 36 e interligam os anéis interno e externo, 36, 38. O anel interno 36 define uma abertura central 39 configurada para receber e manter o conduíte de reforma 14 geralmente coaxialmente dentro da leva de escape externa 12. Espaços 42 entre os anéis interno e externo, 36, 38 e as teias 40 permitem que gás de escape EG flua dentro de uma passagem de gás de escape 46 definida entre a superfície interna da luva de escape externa 12 e a superfície externa do conduíte de reformador interno 14 (FIG. 1). O corpo de encaixe 33 inclui uma porção de diâmetro reduzida 58 que é recebida em e soldada a correspondentes extremidades abertas da luva de escape 12.
[0060] Referindo-se à FIG. 6, outra modalidade de um reformador para uso com o sistema reformador 10, ou outro sistema reformador, é geralmente indicado em 70. A menos que de outro modo descrito abaixo, esta modalidade é idêntica ao reformador 13 na modalidade anterior nas FIGS. 1 a 4, com componentes idênticos indicados pelos mesmo números referenciais e tendo a mesma descrição conforme estabelecido acima. A principal diferença entre o presente reformador 70 e o reformador 13 da modalidade anterior é que cada estágio de catalisador 72 do presente reformador 70 inclui um membro de transferência de calor, geralmente indicado em 74, que é diferente do material metálico poroso na modalidade anterior. O membro de transferência de calor 74 está em contato térmico com o conduíte 14 para promover a transferência de calor para o catalisador. Na FIG. 6, um único estágio catalisador 72 é mostrado, com o entendimento de que uma pluralidade de estágios de catalisador podem ser inclusos no reformador 70. Em uma modalidade, o membro de transferência de calor 74 compreende uma estrutura semelhante a uma roda (FIG. 7) incluindo um anel ou borda 76 externa, um eixo central 78 e uma pluralidade de raios ou teias 80 estendendo radialmente para fora do eixo central 78 e interligando o eixo central e a borda. Uma pluralidade de dentes 82 se estende para fora da borda 76. O membro de transferência de calor 74 pode ser formado a partir de cobre ou outro material termicamente condutor. Em um exemplo, o membro de transferência de calor 74 é cortado de %" da chapa de cobre. A borda e raios têm 1/8" de espessura. A borda tem 1/16" de largura e seu diâmetro se encaixa dentro do conduíte aletado 14 (nominalmente 1,37").
[0061] O catalisador é recebido (por exemplo, embalado) nos espaços 84 entre a borda externa 76, o eixo central 78 e a pluralidade de teias 80 do membro de transferência de calor 74. Conforme mostrado na FIG. 6, cada estágio de catalisador 72 inclui uma pluralidade de membros de transferência de calor 74 embalada com catalisador, e discos de malha termicamente condutores 88 (por exemplo, discos de Fecralloy) intermediam membros de transferência de calor adjacente 74. Ao usar o catalisador em pó, os defletores 20 podem ser usados para prover fluxo para cima através de catalisador embalado, e um filtro interno 28, tal como uma camada de mídia Bekipor, está localizado a jusante do estágio de catalisador 72 para prevenir a circulação de catalisador. Vários discos de malha metálica 92 carregados com catalisador estão posicionados perto da entrada do conduíte 14. A finalidade deste catalisador adicional é preencher eventuais lacunas no estágio de catalisador 72 causadas pelo estabelecimento ou circulação do catalisador no filtro interno 28. Esta disposição forma um leito de catalisador com catalisador de alta densidade e excelente condutividade térmica a partir da parede da conduíte aletada 14 através do leito de catalisador.
[0062] Em outra modalidade, que pode ser útil em minimizar a contrapressão, catalisador em pó é incorporado em discos relativamente espessos (por exemplo, 1 cm de espessura), de malha de metal e então inserido no reformador em estágios de fluxo para cima e fluxo para baixo alternantes separados por defletores, tal como mostrado na FIG. 1. Esta disposição é particularmente útil para dispersão de catalisador, possibilitando filtros internos e materiais de transferência de calor adicionais a ser eliminados, com exceção de uma seção de vaporizador na entrada do reformador e um filtro final na saída.
[0063] Referindo-se às FIGS. 8 e 9, outra modalidade de um sistema reformador é geralmente indicada em 100. O sistema reformador 100 inclui uma pluralidade de reformadores (por exemplo, reformador 13 a partir da primeira modalidade de sistema reformador 10, como ilustrado, ou outros tipos de reformadores), agrupados em torno de um único canal de escape 102, a fim de prover maior capacidade de reforma em um pacote compacto. Fluxo de escape EG é controlado por uma válvula 104, tal como uma válvula borboleta localizada em direção da extremidade de saída do canal de escape 102. Nesta modalidade, pode ser vantajoso para as aletas 22 dos reformadores 10 ser dispostas em um padrão de aleta em espiral (como mostrado na FIG. 9) e apresentar o gás de escape tangencialmente aos reformadores 13, de modo que o escape flua sobre as aletas em um padrão em espiral, provendo boa transferência de calor de escape-aleta enquanto minimiza a contrapressão de escape.
[0064] A disposição na FIG. 8 é uma matriz de cinco reformadores tubo aletado (ou conduíte aletado) 13 disposta em torno de uma câmara hexagonal 110, com o lado superior do hexágono sendo aberta para acomodar a válvula de pneu 114 e atuador de válvula 116. Cada reformador 13 está alojado dentro de uma carcaça de reformador 115. O escape EG flui para a câmara 110 a partir de cima do plano do papel, conforme ilustrado na FIG. 8 e para canais de escape individuais 117 cercando os reformadores 13 e definidos pela carcaça de reformador 115. A carcaça pode incluir isolamento ao redor dos canais de escape 117. A FIG. 8 mostra um alinhamento de contrafluxo de álcool e fluxo de escape, mas o fluxo co-corrente (paralelo) é possível. Conforme mostrado na FIG. 9, o álcool pode ser distribuído a todos os reformadores 13 usando um coletor de entrada 120 em uma extremidade do sistema 100 e reformados a partir dos reformadores podem ser coletados usando um coletor de saída 122 na extremidade oposta do sistema. Um coletor de saída 122 pode incluir uma válvula de retenção 123 para regular o fluxo de reformados para um trocador de calor e/ou um tanque de reserva. O sistema reformador 100 permite o controle de fluxo de escape, a fim de manter a temperatura do catalisador e minimizar a contrapressão de escape. Disposições com menos ou mais reformadores de conduítes aletados 13 também são possíveis. Entretanto, verificou-se que tais disposições são apenas necessárias em veículos muito grandes. Um sistema reformador com um único reformador de conduíte aletado 13, tal como ilustrado na modalidade da FIG. 1, pode prover reformados adequados para um motor típico de quatro ou seis cilindros.
[0065] Referindo-se às FIGS. 10 e 11, outra modalidade de um sistema reformador é geralmente indicada em numeral referencial 150. Nesta modalidade, reformadores, geralmente indicados em 152, estão dispostos em bancos de fluxo para cima e fluxo para baixo alternantes 154, 156, respectivamente, dentro de um canal ou passagem de escape 160 definido pela carcaça de reformador, geralmente indicada em 161 (FIG. 11). Nesta modalidade, existem dois bancos de fluxo para cima 154 e dois bancos de fluxo para baixo 156 dos reformadores 152, embora possa haver outras configurações. Conforme ilustrado, os bancos 154, 156 podem ser pensados como sendo ordenados cronologicamente da esquerda para a direita, com o primeiro banco (no lado esquerdo) sendo o banco que recebe primeiro o álcool e o quarto banco (no lado direito) sendo o último banco antes que o reformado saia do sistema de reforma 150. Conforme mostrado na FIG. 11, gás de escape EG entra em uma extremidade a montante da carcaça 161 por uma entrada de escape 164 e sai de uma extremidade a jusante da carcaça por uma saída de escape 166. Cada reformador 152 inclui um conduíte 170 (por exemplo, cano ou tubo) e uma pluralidade de aletas 172 se estendendo para fora a partir do conduíte. Todos os conduítes 170 podem ser incorporados em aletas contínuas 172, em vez de aletas separadas para cada banco 154, 156. Verificou-se que um benefício de aletas horizontais 172 é que, além de prover transferência de calor do escape para o catalisador, as aletas melhoram a distribuição de temperatura em reformadores de matriz de tubo. Combustível de chegada é geralmente relativamente fria, enquanto reformado sai do reformador à temperatura de reação, por exemplo, de aproximadamente 300 para aproximadamente 350°C. As aletas 172 servem para transferir calor de conduítes a jusante 170, onde temperaturas excessivas são preferencialmente evitadas, para os conduítes a montante 170 onde o calor é necessário para vaporizar e pré-aquecer o combustível de chegada. As aletas 172 podem ser inferiores a 0,1 polegada de espessura e fabricadas a partir de cobre, para máxima condutividade térmica, mas aletas de aço também podem ser usadas.
[0066] Referindo-se à FIG. 16, cada conduíte 170 (exceto os conduítes no primeiro banco 156a da modalidade de FIGS. 10 e 11) inclui um ou mais estágios de catalisador 175 (por exemplo, dois estágios de catalisador na FIG. 16) compreendendo o catalisador de cobre-níquel em pó incorporado em uma malha de metal ou um catalisador de cobre-níquel formado. Em uma modalidade, os reformadores 152 podem ser semelhantes ao reformador na FIG. 1, exceto que os reformadores 152 não incluem defletores. Conforme mostrado na FIG. 16, filtros 173 são eliminados imediatamente a jusante dos estágios de catalisador 175 e estágios de reaquecimento 174 são eliminados imediatamente a montante dos estágios de catalisador. Outras disposições e configurações são possíveis. Os conduítes 170 no primeiro banco 156a não incluem o catalisador, mas incluem meios de transferência de calor, tais como palha de aço, para vaporizar o álcool. Uma disposição particular para embalar os conduítes 170 ao usar pó catalisador é mostrada na FIG. 16. Neste caso, um tubo de 12,7 centímetros (5 polegadas) com um diâmetro interno de 17,78/20,32 centímetros (7/8 polegadas) é usado. A disposição é mostrada para um conduíte usado em fluxo para baixo (mostrado pela seta A). A ordem de componentes (de cima para baixo) poderia ser revertida para fluxo para cima. Espumas metálicas, malhas e lãs podem ser materiais para os estágios de reaquecimento 174. Se um pó catalisador for utilizado, pode ser incorporado palha ou malha de aço antes da inserção no conduíte 170. Esta disposição provê transferência de calor no leito catalisador 174 e simplifica o carregamento de catalisador nos reformadores 152. O estágio de pó catalisador 174 é um conjunto constituído por uma camada de pó catalisador seguida na direção a jusante de uma sequência de 2 a 5 discos de metal porosos de porosidade em diminuição. Sob condições de reforma, o pó é impulsionado por fluxo neste "gradiente de densidade" dispersando na direção de fluxo com as partículas mais finas incorporadas na camada mais baixa de porosidade. Como resultado desta dispersão longitudinal do pó catalisador, contrapressão é minimizada e transferência de calor melhorada. Uma sequência de uma camada de pó catalisador 172 é seguida (na direção a jusante) por um disco de espuma de metal 173 e dois ou mais discos de malha de metal 174, tais como Bekipor com o aumento da porosidade.
[0067] Um método para embalar um conduíte 170 com catalisador pelotado ou outro estruturado é semelhante ao método para pó catalisador, exceto que múltiplos estágios de catalisador 175 são usados separados por meios de transferência de calor metálicos macios, tais como espuma ou palha de aço. Aproximadamente um estágio de catalisador por polegada pode ser preferencial. Essa disposição reduz vibração e atrito das pelotas de catalisador ao separá-las com "almofadas" macias de metal poroso.
[0068] Referindo-se às FIGS. 10 e 11, os bancos, 154, 156 estão fluidamente conectados um ao outro através de plenums 180 para permitir que o álcool vaporizado flua de um banco a montante para um banco a jusante. Os plenums superiores 180 são definidos por uma porção superior da carcaça 161 (mostrados explodidos na FIG. 11) e porções superiores dos bancos de reformador 154, 156, 156a. Na modalidade nas FIGs. 10 e 11, o álcool entra no primeiro banco 156a a partir de uma entrada 184 na parte superior do sistema 150 e se move para baixo através de meios de transferência de calor, tipicamente palha de aço, onde a vaporização é concluída e componentes de combustível não voláteis são suprimidos. Conforme estabelecido acima, os três bancos restantes 154, 156 incluem conduítes (por exemplo, tubos) 170 contendo estágios de catalisador 175, bem como meios de transferência de calor. Reforma ocorre nos conduítes 170 dos três bancos 154, 156, e a mistura de reformado sai do sistema reformador 150 através de uma saída 190 na parte superior da carcaça 161 do sistema de reforma. Como mencionado acima, fluxos de gás de escape EG através da passagem de escape 160 e calor é transferido do gás de escape para os reformadores 152 através das aletas 172. Fluxo de escape pode ser medido através do sistema reformador 150 usando uma válvula, que pode estar localizada a jusante do sistema reformador.
[0069] O número de tubos ou conduítes 170 por banco 154, 156 e comprimentos de conduítes 170 pode ser variado de acordo com a demanda de combustível do veículo e as restrições de embalagem. O número de bancos 154, 156 no sistema reformador 150 também pode variar. Exemplos 7 a 10 descrevem a montagem e o desempenho de um conduíte ou reformador de matriz de tubo com quatro bancos 154, 156, como mostrado nas FIGS. 10 e 11. Os conduítes são preferencialmente parede fina, a fim de minimizar a massa térmica com um diâmetro de 1,27 a 5,08 centímetros (0,5 a 2 polegadas), mais preferencialmente 1,90 a 3,81 centímetros (0,75 a 1,5 polegadas) de diâmetro. Os conduítes 170 podem ser formados de aço inoxidável, de modo a suportar os compostos corrosivos e altas temperaturas de escapamento automotivo.
[0070] Em uma modalidade particular, cada um dos componentes superior e inferior da carcaça 161 são integralmente formados como uma estrutura de peça única, tal como mostrada na FIG. 11, a fim de melhorar a resistência mecânica do reformador. Solda a laser pode ser usada para alcançar vedantes livres de vazamento entre plenums 180, embora outras técnicas podem ser usadas. A fim de reduzir o tempo de aquecimento do reformador, as paredes laterais do sistema reformador 150, mais particularmente, as paredes laterais da carcaça 161, podem ser isoladas. Uma camada fina de isolação rígida, baseada em cerâmica, tal como "K-wool" é eficaz para essa finalidade. Além disso, todo o reformador 150 é preferencialmente isolado para minimizar as perdas de calor para o ambiente.
[0071] Os conduítes de reformador 170 da presente descrição podem ser embalados a partir de cima usando uma vareta para assentar firmemente as partes internas. Como mostrado nas FIGS. 11 e 12, paradas 200, na forma de placas definindo a pluralidade de aberturas 202 que se alinham com os conduítes 170 podem ser afixadas ao fundo do conduíte. A parada inclui cruzamentos 204 ou outra estrutura nas aberturas 202 para apoiar as partes internas à medida que são impulsionadas para o conduíte 170 com a vareta. Além disso, em um exemplo, o sistema reformador 150 pode ser montado ao inserir o conduíte 170 em espaços entre as aletas 172 e depois expandir os conduítes ao forçar rolamentos de esferas para baixo dos conduítes. O conjunto pode então ser soldado. As paradas 200 podem ser soldadas ao fundo dos conduítes 170, e depois de encher os conduítes, paradas adicionais 200 podem ser anexadas ao topo dos conduítes 170.
[0072] Minimizar contrapressão no sistema reformador de álcool, tal como o sistema 150, pode ser benéfico, pois possibilita que o sistema reformador seja construído usando metal mais fino nos conduítes 170 e carcaça 161, reduzindo, desse modo, o custo e a massa térmica. Verificou-se que pelotas de catalisador compreendendo o cobre como metal ativo primário e níquel mínimo sobre um suporte são estáveis para alcoolização e hidrólise sob condições de reforma. Carvão ativado é um suporte adequado. Em uma modalidade, os estágios de pelota de cobre-carbono alternados com estágios de pó catalisador na disposição de embalagem de gradiente descrito acima.
[0073] Um tipo exemplar de catalisador é cobre depositado em platina ou paládio em catalisadores de pelota de carbono. O carregamento de platina ou paládio pode ser de 0,5 a 3% em peso. Porque estes catalisadores não contêm quantidades significativas de níquel, desidrogenação de etanol (equação 4) ocorre em vez da reação da equação 2. CH3CH2OH >CH<CHO + H2 (4)
[0074] Uma forma exemplar de preparar os catalisadores é por chapeamento químico de pelotas Pd/C ou Pt/C. Esta forma de preparação do catalisador é descrita para suportes de pó nas US 5,916,840, US 5,689,000 e US 5,627,125, "Process for Preparing Carboxylic Acid Salts and Catalisadors Useful in Such Process", os ensinamentos relevantes da preparação sendo incorporados neste documento por referência. Um procedimento adequado para pelotas é ilustrado no Exemplo 6.
[0075] Em uma modalidade, um ou mais reformadores, tais como os reformadores 13, 70, 152, de um sistema de reforma, tal como sistema reformador 10, 100, 150, para a reforma de metanol para uma mistura de gases incluindo hidrogênio podem incluir as pelotas revestidas com cobre Pd/C ou Pt/C divulgadas acima, e o catalisador de esponja de níquel revestido com cobre pode ser omitido do reformador. Nesta modalidade, usar apenas as pelotas de Pd/C ou Pt/C e omitir a esponja de níquel revestida com cobre, melhora a contrapressão do sistema.
[0076] Referindo-se às FIGS. 13 a 15 e 17, contrapressão e massa térmica podem ser reduzidos adicionalmente ao usar o sistema reformador 150'. Esta modalidade é semelhante à modalidade 150 ilustrada nas FIGS. 10 a 12, com componentes semelhantes indicados por numerais referenciais correspondentes mais um símbolo principal. A menos que indicado de outra forma, a descrição estabelecida acima em relação ao sistema reformador 150 aplica-se igualmente ao presente sistema reformador 150'. Em geral, o sistema reformador 150' inclui uma carcaça 161' definindo um canal de escape 160', uma entrada de escape 164' e entrega de escape 166'. Dentro do canal de escape 160' estão três bancos 154' de sete reformadores 13', embora o sistema reformador 150' possa incluir mais ou menos bancos, cada um com mais ou menos reformadores 13' do que ilustrado. Cada um dos bancos 154' são bancos de fluxo para cima, em que o vapor de álcool flui para cima através dos conduítes 170' em cada um dos bancos. Em particular, na modalidade ilustrada, o vapor de álcool entra no primeiro banco 154' através da entrada 184' e flui para cima através dos conduítes correspondentes 170'e no plenum superior 180' associado com o primeiro banco. Como pode ser entendido a partir das FIGS. 15 e 17, a partir do primeiro plenum superior 180', o álcool flui para baixo através de conduítes ou tubos de desvio 193 (FIG. 17) e para um segundo plenum inferior associado com o segundo estágio catalisador 154' (ou seja, estágio catalisador intermediário). O vapor de álcool depois flui para cima através dos conduítes correspondentes 170' do segundo estágio do catalisador 154' e para o segundo plenum superior correspondente 180' associado com o segundo estágio do catalisador. A partir do segundo plenum superior 180', o álcool flui para baixo através de tubos de desvio 193 e para o terceiro plenum inferior associado com o terceiro estágio de catalisador 154' (ou seja, o último estágio do catalisador). O vapor de álcool depois flui para cima através dos conduítes correspondentes 170' do terceiro estágio do catalisador 154' e para o terceiro plenum superior correspondente 180' e sai da carcaça 161 ' através da entrega 190'.
[0077] Verificou-se que um sistema reformador construído de acordo com os ensinamentos do sistema reformador 150' provém capacidade de reforma adequada para um motor V6 sem queda de pressão perceptível sobre o reformador no lado de combustível ou de exaustão. Em um exemplo, os conduítes 170' do reformador desta massa reduzida podem ter apenas cerca de sete centímetros (três polegadas) de comprimento, em comparação com o reformador de 40 conduítes descrito acima, no que diz respeito à FIG. 11, que compreendeu os conduítes de cerca de 12 centímetros (cinco polegadas). Uma embalagem eficaz deste projeto é descrita no Exemplo 11. A entrada e entrega de escape 164', 166' podem ter diâmetros de 6,35 centímetros (2,5 polegadas) e um canal de exaustão de 6,35 centímetros (2,5 polegadas) de altura 160' (FIG. 15). Os conduítes de reformador 170' podem ter uma protrusão de % polegada para o plenums 180' na parte superior e inferior da carcaça de reformador 161' para fins de soldagem. Como no projeto de quatro bancos, painéis de isolamento são inseridos em ambos os lados do canal de exaustão 160'.
[0078] Em outra modalidade, o fluxo de escape pode ser modificado, a fim de alcançar tempos de aquecimento mais rápidos enquanto se melhora a eficiência do motor, particularmente nos motores V6 e V8. O gás produto (reformado) produzido pelos sistemas de reformador da presente descrição quando se opera com combustíveis contendo etanol ou combustíveis contendo metanol possibilitam que o motor funcione com alta diluição. Quando diluição assume a forma de níveis elevados de recirculação de gás de escape (EGR), eficiência melhorada e emissões ultra baixas de NOxpodem ser alcançadas. Muitas vezes, a recirculação de gás de escape é alcançada por "EGR interno." Este modo EGR, que é bem conhecido na técnica, envolve deixar a válvula de escape aberta durante uma porção do curso de admissão, atraindo assim o escape de um coletor de escape de volta para o motor. Altos níveis de EGR interno prolongam o período durante o qual a válvula de escape é aberta.
[0079] EGR interno agressivo pode levar à exaustão excessiva em alguns cilindros, tipicamente cilindros 3 e 6 no caso de um motor V6 devido a ondas de pressão dinâmicas dentro de um coletor de escape que causam EGR extra no último cilindro antes de sair do coletor. Em alguns projetos do coletor de escape, o pulso de exaustão do cilindro frontal de cada banco se move ao longo do coletor e causou o aumento da pressão imediatamente adjacente ao último cilindro logo antes que sua válvula de escape se feche.
[0080] Referindo-se à FIG. 22, a condição descrita acima pode ser remediada pelo uso de coletores de escape, cada um indicado geralmente em 200, com corredores de comprimento igual (por exemplo, canos) 202 levando de um escape de cada cilindro de um motor 203 para um coletor 204. Este tipo de coletor 200 pode ser referido como uma "cabeça de escape". Uso de cabeças de escape 200 possibilita que um sistema reformador de matriz de conduíte vertical modificado, geralmente indicado em 208, seja acoplado próximo ao motor 203, reduzindo o tempo de aquecimento. Esta configuração, mostrada na FIG. 22, depende da convergência de fluxo de escape dos dois coletores 200 entrando no sistema reformador 208 a partir de lados opostos. Nesta configuração, as cabeças de escape 200 estão preferencialmente em ângulo ligeiramente para cima, de modo a possilibilitar o posicionamento do sistema reformador 208 acima da transmissão 210, conforme mostrado na FIG. 22.
[0081] Uma configuração adequada para o sistema reformador 208 na configuração da FIG. 22 é mostrada na FIG. 23. Este sistema reformador 208 é substancialmente semelhante ao sistema reformador 150', com componentes semelhantes indicados pelos mesmos numerais referenciais. A principal diferença entre o presente sistema 208 e o sistema 150' é que o presente sistema tem uma carcaça 212 com uma configuração diferente para permitir uma via diferente para o fluxo de gás de escape EG. No presente sistema 208, gás de escape entra nas entradas 214, 214 em ambas as extremidades da carcaça 212 e sai de uma saída 216 geralmente no centro da carcaça. O gás de escape EG pode sair da saída 216 em uma direção horizontal ou direção para baixo (conforme mostrado na FIG. 23). Este sistema 208 não inclui a orientação co-corrente de fluxo de gás de escape EG e fluxo de etanol/reformador. O sistema reformador 208 na FIG. 23 inclui três bancos de reformador 154 'que são idênticos aos bancos do sistema 150', mas um sistema reformador mais curto de dois bancos (ou um sistema reformador de três bancos com menos fileiras de conduítes 152' por banco) pode ser construído onde restrições geométricas impostas pelo tamanho do motor ou espaço disponível no compartimento do motor favorecem uma projeto mais curto. O sistema reformador 208 pode ser feito mais largo ou mais profundo (transversal à direção do fluxo de escape EG), se é preferível manter uma área de aleta e/ou volume de conduíte maior.
[0082] Tendo descrito a invenção em detalhe, será evidente que variações e modificações são possíveis sem nos afastarmos do escopo da invenção definido nas reivindicações anexas.
EXEMPLOS
[0083] Os exemplos não limitantes a seguir são providos para ilustrar adicionalmente a presente invenção. Nos Exemplos, os conduítes de reformador referidos na descrição acima são configurados e referidos abaixo como "tubos". Exemplo 1
[0084] Este exemplo descreve a preparação de esponja de níquel revestida com cobre. O produto é uma substância de catalisador molhada que pode ser aplicada diretamente aos suportes de metal fibrosos tais como G-Mat.
[0085] 796 g de Níquel Raney 2800 (WR Grace, adquirido através de espectro) foi pesado debaixo de água pelo método de Arquimedes num béquer de 4 litros assumindo um fator de densidade de 1,16. O sobrenadante foi decantado. 619 g de CuSO4^5H2O (JT Baker e EMD, 20% de cobre em relação ao substrato) foi dissolvido em 2508 g de Versene 100 (Dow através do espectro), equivalentes 1,05 de Na4EDTA em relação ao cobre) e adicionado ao catalisador. A substância foi mexida com um agitador suspenso e equivalentes 1,0 de 50% de NaOH (198 g) foram adicionados, gota a gota, mais 31 minutos. O pH aumentou de 8,5 para 12,0. A temperatura final foi de 50°C.
[0086] O sobrenadante azul escuro foi decantado e o béquer envolto com fita de aquecimento. 973 g de 50% de ácido glucônico quente (Alfa Aesar) foram adicionados juntamente com 0,5 litros de água. Aquecimento e agitação foram iniciados. Uma solução de 309 g de CuSO4^5H2O (EMD, 10% de cobre em relação ao substrato) em 1,2 litros de água foi adicionada gota a gota mais de 201 minutos com cinco minutos de agitação adicional. O pH caiu de 4,2 para 2,1 e a temperatura subiu de 56°C para 69°C.
[0087] O catalisador marrom foi lavado duas vezes com três litros de água deionizada. O catalisador marrom maçante foi armazenado sob a água. Exemplo 2
[0088] Este Exemplo descreve a preparação de esponja de níquel revestida com cobre pelo método do Exemplo 1 seguido de secagem e passivação com ar.
[0089] 788 g de Níquel Raney 2800 (WR Grace, adquirido através de espectro) foi pesado debaixo de água pelo método de Arquimedes num béquer de 4 litros assumindo um fator de densidade de 1,16. O sobrenadante foi decantado. 626 g de CuSO4^5H2O (JT Baker e EMD, 20% de cobre em relação ao substrato) foi dissolvido em 2480 g de Versene 100 (Dow através do espectro), equivalentes 1,05 de Na4EDTA em relação ao cobre) e adicionado ao catalisador. A substância foi mexida com um agitador suspenso e equivalentes 1,0 de 50% de NaOH (201 g) foram adicionados, gota a gota, mais 32 minutos. O pH aumentou de 8,4 para 12,5. A temperatura final foi de 57°C.
[0090] O sobrenadante azul escuro foi decantado e o béquer envolto com fita de aquecimento. 983 g de 50% de ácido glucônico quente (Alfa Aesar) foram adicionados juntamente com 0,5 litros de água. Aquecimento e agitação foram iniciados. Uma solução de 313 g de CuSO4^5H2O (EMD, 10% de cobre em relação ao substrato) em 1,2 litros de água foi adicionada gota a gota mais de 160 minutos com cinco minutos de agitação adicional. O pH caiu de 3,9 para 2,0 e a temperatura subiu de 53°C para 77°C.
[0091] O catalisador marrom foi lavado duas vezes com três litros de água deionizada. O catalisador foi seco à noite sob vácuo a 120°C com purga por nitrogênio. O catalisador seco (851 g) foi permitido a resfriar no forno sob nitrogênio e depois derramado em porções em uma panela de lasanha na pia, com água corrente mantendo a parte externa da panela fria e contínua agitação do pó com uma espátula. Um pouco de água (alguns mL cada vez) foi adicionado a cada poucos minutos para controlar a temperatura e misturado completamente com o catalisador por agitação. Algumas faíscas foram vistas inicialmente. O processo durou dez minutos. A panela depois ficou de fora por mais uma hora para oxidação completa antes da re-secagem do catalisador nas mesmas condições. 912 g de catalisador seco passivado foram recuperados. Exemplo 3
[0092] Este Exemplo descreve um reformador simples construído para determinar as propriedades de transferência de calor de leitos de pó de esponja de níquel revestida com cobre. Um grande reformador foi fabricado de Monel com uma câmara de catalisador cilíndrica, cerca de cinco centímetros (duas polegadas) de diâmetro. Em torno da câmara de catalisador através da qual nitrogênio quente passado como um simulador de escapamento automotivo.
[0093] O fundo do reator foi embalado com lã de vidro suportada em uma tela de metal com furos. Nove termopares 1/16" foram alimentados através do fundo para diferentes profundidades e em várias posições radiais. A profundidade da câmara a partir do flange até a lã de vidro foi de 12,7 centímetros (cinco polegadas) sem qualquer catalisador no reformador.
[0094] 267,0 g de esponja seca de níquel revestida com cobre passivada preparada de acordo com o procedimento do Exemplo 2 foi derramado no reformador formando um leito cilíndrico nivelado. Nenhuma embalagem (tal como G-Mat) foi usada. A profundidade de leito foi de 5,715 centímetros (2,25 polegadas). Mais palha de aço foi adicionada acima no leito, a fim de prevenir um curso focado de etanol de escavar um torrão no topo do leito de catalisador.
[0095] Etanol absoluto foi alimentado do topo após pré- aquecimento em um evaporador e uso de um trocador de calor que troca calor entre nitrogênio saindo do reformador e vapor ou etanol de chegada. Composição de reformados foi monitorada usando um Micro- GC de Agilent.
[0096] Muito pouca variação na temperatura de catalisador com profundidade foi vista. Temperatura de catalisador é relatada como uma função de raio, representando uma média de um grupo de termopares próximo à parede de câmara de catalisador, na linha média e um grupo em posições intermediárias. Exemplo 4
[0097] Este Exemplo demonstra os gradientes de temperatura substancial que é desenvolvido em leitos de níquel Raney revestido com cobre e o uso de um meio de metal fibroso para eliminar, em grande parte, o gradiente. O sistema de reator e leito de catalisador do Exemplo 3 era operado ao usar uma taxa de alimentação de 5 mL/min de etanol. As taxas de fluxo do etanol e nitrogênio e temperaturas de nitrogênio são dadas na Tabela 1.
[0098] Após desempenhar o experimento, o catalisador foi removido do reformador e depois misturado recarregado com 28 discos de 5,08 centímetros (2 polegadas) formados a partir de gaze de cobre. (Malha de Limpeza Industrial de Cabo de Malha). 28 dos discos pesando um total de 17,92 g foram colocados no reformador junto com o catalisador. A pilha de discos se estendia à proximidade do topo do leito de catalisador, mas não alcançava realmente sua superfície superior. Quando o catalisador foi removido do reator, era cinza em cor e não pirofórico ou passível de autoaquecimento.
[0099] Conforme preparado originalmente, o leito de catalisador tinha rachaduras que desapareceram ao longo de várias horas de operação com batida ocasional na parede do reformador. O experimento na Tabela 1 foi depois repetido. Perfis de temperatura com e sem gaze de cobre são mostrados nas FIGS. 18 e 19. Tabela 1: Protocolo para Exemplo 4
Figure img0001
[00100] Conforme visto nas FIGS. 18 e 19, a gaze de cobre reduziu muito o gradiente de temperatura ao longo do raio do reator, particularmente entre a parede e termopares intermediários. Exemplo 5
[00101] Este Exemplo demonstra que metanação surge quando a temperatura do catalisador ultrapassa 350°C. O reator e catalisador dos Exemplos 3 e 4 foram usados com as taxas de fluxo de etanol e nitrogênio e temperaturas de nitrogênio dadas na Tabela 2. Esses dados foram obtidos com malha de cobre incorporada ao leito de catalisador. Com temperatura e fluxo constante de nitrogênio, a diminuição constante da taxa de fluxo de etanol levou a constante aumento de temperaturas de catalisador e finalmente à metanação. Os dados são mostrados nas FIGS. 20 e 21. Tabela 2: Condições de reator usadas no Exemplo 5
Figure img0002
[00102] Um aumento dramático na formação de metano relativa a outros gases permanentes (H2 e CO) após a diminuição no fluxo de etanol de 4 a 2 mL/min em 310 minutos de tempo de experimento. Temperaturas de catalisador eram de aproximadamente 390°C nesse momento. Um aumento menor na metanação é evidente na mudança de fluxo anterior em 250 minutos com temperaturas de catalisador de aproximadamente 380°C. Exemplo 6
[00103] Este exemplo descreve o chapeamento de cobre de 0,5% de catalisadores Pd/péletes de carbono para produzir catalisadores úteis em reformadores de matriz de tubo vertical. O substrato foi um catalisador de 0,5% de Pd/pelota de carbono reduzido de Alfa Aesar, estoque no. 38289, lote no. B23U050. As pelotas de catalisador eram tabulares no formato e embaladas de maneira frouxa com uma densidade de 0,42 g/cm3.
[00104] 200 g do catalisador foram pesados e as seguintes soluções foram preparadas: Solução de cobre 68.3 g CuSO4^5H2O (0,27 mol, 17,3 g. de cobre) 400 mL de água DI Solução de tartarato 270 g de sal de Rochelle (equivalentes 3,5) 29 g de Na2CO3 (equiv. 1,0) 66 g de 50% de NaOH (equiv. 3,0) 1.0 L de água DI Solução de formaldeído 44 g. de 37% de CH2O (equiv. 2,0) 56 mL de água DI
[00105] As soluções de cobre e tartarato foram combinadas em um béquer de 4 litros, produzindo uma mistura rica de azul e roxo. O catalisador Pd/C foi adicionado com suave agitação mecânica, apenas suficiente para manter os grânulos suspensos. Adição da terceira solução, contendo o agente redutor, começou imediatamente em porções de 10 mL (total de 100 mL) espaçadas em 3 minutos. As pelotas apresentaram forte cor de cobre logo após a primeira adição.
[00106] Três minutos após a adição da porção final do agente redutor, o catalisador foi recuperado por filtração e lavado com água. O pH naquele momento era de 10,8. O catalisador foi imediatamente recuperado por filtração e lavado com água deionizada. O filtrado ainda tinha uma forte cor azul, embora consideravelmente mais fraca que a cor do banho original. Uma quantidade bem pequena (certamente inferior a um grama) de finos cobres foram lavados do catalisador e capturados em frita. Nenhum chapeamento de cobre do frasco ou agitador foi visto.
[00107] O catalisador era normalmente seco e passivado por exposição ao ar antes do uso em um reformador. Nesse caso, o catalisador era seco a 120°C sob vácuo de 24” Hg com purga de nitrogênio. 217,6 g foram recuperados. A passivação foi conduzida por agitação do catalisador em uma panela de metal com uma espátula até que a evolução de calor diminuísse. A panela foi pulverizada com água ocasionalmente para prevenir superaquecimento. Exemplo 7
[00108] Este Exemplo descreve a montagem de um reformador de tubo vertical usando catalisador de pó seco preparado através do procedimento no Exemplo 2, mas usando níquel Raney 4200® (W.R. Grace) que havia sido classificado com uma peneira para aumentar o tamanho médio de partícula para 86 mícrons (versus 38 mícrons no catalisador não classificado). O catalisador não continha virtualmente nenhuma partícula abaixo de 10 mícrons.
[00109] Além de palha de aço, três tipos de meio de metal poroso foram usados na embalagem do reformador, todos fabricados pela Fecralloy. Um material do tipo espuma de metal, conhecido como S- Mat semi-sinterizado (ou simplesmente “S-mat” nas tabelas abaixo, foi obtido de Micron Fibertech. Essa folha porosa Fecralloy foi facilmente penetrada por catalisador de pó.
[00110] Dois tipos de esteiras de fibras sinterizadas Bekaert Bekipor foram usadas (Bekaert Stainless Technologies, Kennesaw, GA). Tipo NPF-09013-000 com uma espessura de uma polegada (21 mm, porosidade 96,3%) é um material de densidade inferior no qual catalisador de pó pode se distribuir. Isso é referido abaixo como “Bekaert espesso”. Um material de % polegada de espessura, Bekaert tipo NPF-09012-000 (12 mm, porosidade 93,8%) teve uma densidade mais elevada e resistiu à penetração pelo catalisador. Foi usado para bloquear circulação a jusante do catalisador de pó. É referido como a um “Bekaert fino”. Apesar dos nomes, ambos Bekaert espesso e fino comprimidos a aproximadamente a mesma densidade quando embalados no reformador (aproximadamente 1,2 cm). A sequência normal usada no empacotamento foi “S-Mat,” “Bekaert espesso” e “Bekaert fino”. Esse empacotamento (de a jusante para a montante) provê o gradiente de densidade considerado útil na manutenção da dispersão do catalisador.
[00111] Além disso, discos de tela de metal Fecralloy foram usados, principalmente no fundo dos tubos. Os tubos foram embalados a partir do topo. Colocar um ou mais discos de tela de metal no fundo dos tubos provê uma superfície plana para suportar a carga das partes internas durante a inserção e enquanto telas no topo ou fundo também servem para evitar deformação sob compressão causadas por fluxo de etanol e reformados. A tela foi obtida de Micron Fibertech e é conhecida como “G-Mat”.
[00112] Palha de aço foi usada para a seção inicial de pré- aquecimento e vaporização (o primeiro banco de tubo) e para preencher espaço em outros locais. Neste e em outros exemplos, a palha de aço usada era Palha de Aço Inoxidável de Categoria Fina Tipo 316 de McMaster Carr, parte # 7364T81 ou palha de aço superfina (não inoxidável) categoria 0000 McMaster Carr parte no. 7363T51.
[00113] O reformador era do projeto mostrado nas FIGS. 10 e 11 com 4 bancos de tubo e 10 tubos por banco. Os tubos tinham 12,7 centímetros (5 polegadas) de comprimento com uma espessura de parede de 0,05 centímetros (0,020 polegadas). Após a expansão, o diâmetro externo dos tubos foi de 1,54 centímetros (1,0 polegadas).
[00114] Banco de tubo 1 (o vaporizador) foi cheio ao inserir primeiramente 3 discos G-Mat seguidos de dois pedaços de palha de aço 5”x4” enrolados, seguidos de um G-Mat final para retenção durante a soldagem. Bancos 2, 3, e 4, cada um deles continha três estágios de catalisador com 2 g de catalisador por estágio classificado de esponja de níquel revestida com cobre. A sequência de empacotamento é dada nas Tabelas abaixo. Tabela 3: Sequência de partes internas para tubos de catalisador de fluxo para cima (bancos 2 e 4)
Figure img0003
Tabela 4: Sequência de partes internas para tubos de catalisador de fluxo para baixo (Banco 3)
Figure img0004
Figure img0005
Exemplo 8
[00115] O reformador do Exemplo 7 foi montado em uma linha de escape de 3 polegadas carregando o escape de um banco de 4 cilindros de um Ford 5.4 litros e motor V8. Etanol anidro desnaturado foi fornecido ao reformador. Reformado passou para um tanque de reserva mantido a 4 bar de sobrepressão. Reformado foi analisado por um cromatógrafo gasoso para determinar conversão e seletividade. A precisão da conversão foi confirmada pela medição da quantidade de etanol não reagido coletada no tanque de reserva.
[00116] A temperatura de reformados saindo do reformador foi monitorada através de um termopar inserido no plenum de saída. Essa temperatura foi mantida no ponto de ajuste por meio de uma válvula borboleta dupla feita sob encomenda controlada através de um atuador pneumático. Essa válvula de desvio de escape localizada a jusante do reformador. Uma linha de escape de passagem secundária possibilitou a passagem de uma fração de escape pelo reformador. A válvula de desvio de escape controlou a fração de escape permitida a passar pelo reformador, controlando, desse modo, a taxa de transferência de calor para o reformador a partir de escape. O ponto estabelecido de temperatura de saída do reformado foi geralmente de 325 a 350°C, e houve efeito mínimo de temperatura na conversão e seletividade nesta variação.
[00117] O reformador do Exemplo 7 foi operado usando taxas de fluxo de etanol variando de 0,5 a 4,5 kg/hora. Contrapressão variou de 700 a 2300 kPa acima desta variação de fluxo, incluindo a 400 kPa devido ao tanque de reserva a jusante. Contrapressão estava estável após as primeiras 70 horas e não aumentou depois disso. Conversão de etanol foi de aproximadamente 90% acima da variação de fluxo. Conversão de acetaldeído para CO e metano variou de 60 a 90%. Exemplo 9
[00118] Este exemplo demonstra a utilidade de se alternar estágios de pelotas de Pd/C revestido com cobre e pó de esponja de níquel revestido com cobre para reforma de etanol em um reformador de matriz de tubo vertical. Além disso, este exemplo mostra que mesmo usando apenas aproximadamente metade do volume disponível para catalisador, alta conversão pode ser alcançada. Assim o tamanho do reformador pode ser dividido pela metade com melhora comensurável em custo e tempo de aquecimento. O projeto e dimensões do reformador foram os mesmos que no Exemplo 7, mas o esquema de empacotamento foi diferente.
[00119] O catalisador de pó foi preparado pelo método do Exemplo 2, mas usando níquel Raney 4200® em vez de níquel Raney 2800®. Ambos os produtos são de W.R. Grace. O catalisador de pó não foi classificado. O catalisador de pelotas de Cu/Pd/carbono foi preparado pelo método do Exemplo 6 usando um substrato de 1,0% de pelotas de Pd/carbono, Noblyst 1006 (Evonik). Estágios separados desses dois catalisadores foram usados no reformador.
[00120] A fim de usar apenas aproximadamente metade do volume disponível, banco 4 foi recheado com palha de aço. A sequência de empacotamento para bancos de tubo 2, 3, e 4 é mostradas nas Tabelas abaixo. Grande parte do volume desses tubos também foi recheada com palha de aço. Tabela 5: Sequência de partes internas para banco de tubo 1 (fluxo para baixo), profundidade total é de 13 cm
Figure img0006
Tabela 6: Sequência de partes internas para banco de tubo 2 (fluxo para cima), profundidade total é de 13 cm
Figure img0007
Tabela 7: Sequência de partes internas para banco de tubo 3 (fluxo para baixo), profundidade total é de 13 cm
Figure img0008
Figure img0009
Exemplo 10
[00121] Este exemplo descreve teste do reformador do Exemplo 9 usando o mesmo procedimento do Exemplo 8, exceto que a variação do fluxo de etanol foi de 0,5 a 2,5 kg/hr. Contrapressão aumentou inicialmente e estava estável após 75 horas em 1200-2500 kPa incluindo 400 kPa devido ao tanque de reserva. Conversão de etanol foi de aproximadamente 90% acima da variação do fluxo. Conversão de acetaldeído para CO e metano foi de aproximadamente 90% até 1,5 kg/hora de fluxo de etanol e aproximadamente 70% nas taxas de fluxo mais altas. Exemplo 11
[00122] Este exemplo descreve o embalar de um reformador de tubo aletado do tipo descrito na especificação com o catalisador de esponja de níquel revestida com cobre do exemplo 2 que estava impregnado nos discos de Bekipor Tipo NPF-09013-000 (“Bekaert espesso”) com um moinho de rolo. Um tubo aletado de 36 polegadas com um diâmetro externo de 1,5 polegadas, uma espessura de parede de 0,065 polegadas com 8 aletas por polegada disposta em um padrão em espiral foi usada para um reformador do projeto mostrado na FIG. 4. A altura de aleta era de 0,45 pol. E espessura de aleta era de 0,014 pol. As aletas foram aplicadas em intervalos de 3 polegadas alternando com seções planas de 1 polegada. O diâmetro externo da luva de escape era de 2,625 ±.01 pol. Com uma espessura de parede de 0,065 pol.
[00123] O catalisador impregnado no Bekaert espesso (“pilhas de catalisador”) foi inserido no tubo aletado alternando com defletores inseríveis que criaram um padrão alternante de fluxo para cima e fluxo para baixo. A sequência de empacotamento é dada na Tabela abaixo. Tabela 8: Sequência de empacotamento
Figure img0010
Figure img0011
Figure img0012
Figure img0013
Exemplo 12
[00124] Este exemplo descreve teste do reformador do Exemplo 11 usando o mesmo procedimento do Exemplo 8, mas com uma taxa de fluxo de etanol de 0,5 kg/hr. O reformador foi operado por mais de 250 horas. Conversão de etanol foi acima de 90% e estável durante todo o teste. Conversão de acetaldeído para CO e metano foi de aproximadamente 50%. Pressão aumentou durante todo o teste, chegando a 2800 kPa após 250 horas, incluindo 400 kPa devido ao tanque de reserva. Exemplo 13
[00125] Este exemplo descreve empacotamento do reformador de matriz de tubo de três bancos mostrado nas FIGS. 13 a 15 e 17. Os catalisadores usados eram catalisadores de pó de esponja de níquel revestida com cobre passivado por ar e pelotas Cu/1%Pd/C preparadas de maneira semelhante àquela nos Exemplos 2 e 6. Os substratos usados para preparação de catalisador foram esponja de níquel B 113W e Noblyst 1009 1% de Pd/C, ambos das Evonik Industries, Parsippany, NJ. 119 g do catalisador de pelotas e 105 g do pó de esponja de metal foram usados.
[00126] Todos os tubos foram utilizados em modo de fluxo para cima devido aos tubos de desvio incorporados no projeto, conforme discutido acima. Os tubos de desvio foram embalados de maneira frouxa com palha de aço para prover transferência de calor aprimorada. Palha de aço também foi usado no primeiro banco para pré-aquecimento de etanol. O catalisador e outras partes internas adicionaram 0,58 kg à massa de reformador. Massa de reformador total foi de 5,4 kg incluindo pontas de escape.
[00127] O empacotamento utilizou dois materiais de malha de metal de Bekaert que não eram usados nos Exemplos acima. Bekaert 30CL3 é um material de malha de metal fino, flexível que serve como um filtro de estágio final ou, quando posicionado no fundo de um estágio de catalisador de pó, previne o pó de cair no plenum quando o reformador não está em operação. Bekaert 12003 é um filtro de profundidade mais fino que também provê transferência de calor. Tabela 9: Banco 1
Figure img0014
Tabela 10 : Banco 2
Figure img0015
Figure img0016
Tabela 11: Banco 3
Figure img0017
[00128] Ao introduzir elementos da presente invenção ou sua(s) modalidade(s) preferencial(is), os artigos "um", "uma", "o" e "referido" são destinados a significar que há um ou mais dos elementos. Os termos "compreendendo", "incluindo" e "tendo" são destinados a ser inclusivos e significar que pode haver elementos adicionais além dos elementos listados.
[00129] Em vista dos acima, será visto que os vários objetos da invenção são alcançados e outros resultados vantajosos atingidos.
[00130] Uma vez que diversas alterações podem ser feitas nas construções, produtos e métodos acima, sem se desviar do escopo da invenção, pretende-se que todo o assunto contido na descrição acima e mostrado nas figuras anexas deva ser interpretado como ilustrativo e não em um sentido limitante.

Claims (20)

1. Reformador de álcool (13), caracterizado pelo fato de que compreende: um conduíte (14), apresentando um eixo incluindo uma parede com uma superfície externa e uma superfície interna (12) pelo menos parcialmente definindo uma câmara interna através da qual vapor de álcool flui ao longo de um caminho de fluxo de álcool, a parede de conduíte compreendendo um material termicamente condutor; uma pluralidade de aletas (22) se estendendo geralmente radialmente para fora da superfície externa da parede do conduíte, as aletas compreendendo material termicamente condutor, sendo que as aletas e a parede do conduíte estão em contato térmico; um estágio catalisador (16) na câmara interna do conduíte, no qual o estágio catalisador é configurado para permitir que o vapor de álcool flua pelo estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool, o estágio catalisador incluindo um catalisador reformador de álcool, e um membro de transferência de calor (74) compreendendo material termicamente condutor, sendo que o membro de transferência de calor está em contato térmico e físico com a parede de conduíte e o catalisador reformador de álcool ao longo do comprimento do estágio catalisador, segundo o qual o calor é transferível a partir da pluralidade de aletas para o catalisador reformador de álcool ao longo do comprimento do estágio catalisador para permitir a reforma do vapor de álcool à medida que flui através do estágio catalisador, um estágio de reaquecimento (18) na câmara interna do conduíte e configurado para permitir que o vapor de álcool flua através do estágio de reaquecimento ao longo do caminho do fluxo de álcool, o estágio de reaquecimento compreendendo um segundo elemento de transferência de calor, sendo que o segundo elemento de transferência de calor está em contato térmico com a parede do conduíte, pela qual o calor é transferível da pluralidade de aletas para o segundo membro de transferência de calor para permitir o aquecimento do vapor de álcool que flui através do estágio de reaquecimento; um defletor (20) disposto na câmara interna do conduíte entre o estágio do catalisador e o estágio de reaquecimento, o defletor configurado para direcionar o vapor de álcool através do estágio catalisador em uma primeira direção e direcionar o vapor de álcool através do estágio de reaquecimento em uma segunda direção, que é oposta à primeira direção.
2. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de transferência de calor do estágio catalisador compreende pelo menos um dentre lã, espuma, e malha metálica.
3. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o catalisador reformador compreende pelo menos um dentre esponja de metal revestida com cobre, paládio ou platina revestido com cobre em péletes de carbono, ou uma combinação destes.
4. Reformador de álcool, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o conduíte inclui uma pluralidade de conduítes dispostos lado a lado em pelo menos um banco na via de fluxo do álcool.
5. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um banco inclui pelo menos o primeiro e segundo bancos de conduítes, sendo que o primeiro banco (154) é a montante do segundo banco (156) ao longo da via de fluxo do álcool.
6. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que está em combinação com uma carcaça reformadora definindo um canal de escape (46) geralmente horizontal, pelo qual escape gás flui ao longo de um caminho de gás de escape, sendo que o reformador de álcool é recebido no canal de exaustão, de modo que a câmara interior do conduíte é selada a partir do canal de escape e gás de escape fluindo através do canal de escape estão em contato térmico com as aletas.
7. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os conduítes dos primeiro e segundo bancos são geralmente orientados verticalmente no canal de escape, e a via de fluxo de álcool através de conduítes em cada um dos primeiros e segundo bancos está em uma de uma direção de fluxo para baixo e uma direção de fluxo para cima.
8. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a via de fluxo de álcool através dos conduítes no primeiro banco está na direção de fluxo para cima, e sendo que a via de fluxo do álcool através dos conduítes no segundo banco está na direção de fluxo para cima.
9. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a carcaça do reformador define pelo menos parcialmente primeiro plenum de entrada inferior fornecendo vapor de álcool para o primeiro banco de conduítes, um primeiro plenum de saída superior recebendo vapor de álcool dos conduítes do primeiro banco, um conduíte de desvio em comunicação fluida com o primeiro plenum de saída superior (180) para receber vapor de álcool do primeiro plenum de saída superior, um segundo plenum de entrada inferior em comunicação fluida com conduíte de desvio (193) para receber vapor de álcool do conduíte de desvio e um segundo plenum de saída superior para receber vapor de álcool dos conduítes do segundo banco.
10. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a via de fluxo de álcool através dos conduítes no primeiro banco está em uma direção oposta à direção da via de fluxo do álcool através dos conduítes no segundo banco.
11. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um banco inclui, adicionalmente, pelo menos um terceiro banco de conduítes, sendo que o terceiro banco de conduítes é a jusante do segundo banco ao longo da via de fluxo do álcool.
12. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um estágio de reaquecimento em cada uma das câmaras internas dos conduítes e configurado para permitir que o vapor de álcool flua pelo estágio de reaquecimento ao longo da via de fluxo de álcool, a fase de reaquecimento compreendendo um segundo membro de transferência de calor, sendo que o segundo membro de transferência de calor está em contato térmico com a parede de conduíte, pela qual o calor é transferível da pluralidade das aletas para o segundo membro de transferência de calor, para permitir o aquecimento do vapor de álcool à medida que flui através do estágio de reaquecimento.
13. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o estágio de reaquecimento é a montante do estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool.
14. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, adicionalmente, um estágio de reaquecimento na câmara internas dos conduítes e configurado para permitir que o vapor de álcool flua pelo estágio de reaquecimento ao longo da via de fluxo de álcool, a fase de reaquecimento compreendendo um segundo membro de transferência de calor, sendo que o segundo membro de transferência de calor está em contato térmico com a parede de conduíte, pela qual o calor é transferível da pluralidade das aletas para o segundo membro de transferência de calor, para permitir o aquecimento do vapor de álcool à medida que flui através do estágio de reaquecimento.
15. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o estágio de reaquecimento é a montante do estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool.
16. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o estágio de reaquecimento é a jusante do estágio catalisador ao longo da via de fluxo de álcool.
17. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o estágio de reaquecimento compreende uma pluralidade de segundos membros de transferência de calor de porosidade diferente para formar um gradiente de porosidade.
18. Reformador de álcool (13), caracterizado pelo fato de que compreende: um conduíte (14), apresentando um eixo e incluindo uma parede com uma superfície externa e uma superfície interna (12) pelo menos parcialmente definindo uma câmara interna através da qual vapor de álcool flui ao longo de um caminho de fluxo de álcool, a parede de conduíte compreendendo um material termicamente condutor; uma pluralidade de aletas (22) se estendendo geralmente radialmente para fora da superfície externa da parede do conduíte, as aletas compreendendo material termicamente condutor, sendo que as aletas e a parede do conduíte estão em contato térmico; um estágio catalisador (16) na câmara interna do conduíte apresentando um comprimento que se estende ao longo do eixo, sendo que o estágio de catalisador é configurado para permitir que o vapor de álcool flua através do estágio de catalisador ao longo do caminho de fluxo de álcool, o estágio de catalisador incluindo um catalisador reformador de álcool, e um membro de transferência de calor (74) compreendendo material termicamente condutor, sendo que o membro de transferência de calor está em contato térmico e físico com a parede de conduíte e o catalisador reformador de álcool ao longo do comprimento do estágio catalisador, segundo o qual o calor é transferível a partir da pluralidade de aletas para o catalisador reformador de álcool ao longo do comprimento do estágio catalisador para permitir a reforma do vapor de álcool à medida que flui através do estágio catalisador, um estágio de reaquecimento (18) na câmara interna do conduíte e configurado para permitir que o vapor de álcool flua através do estágio de reaquecimento ao longo do caminho do fluxo de álcool, o estágio de reaquecimento compreendendo um segundo elemento de transferência de calor, sendo que o segundo elemento de transferência de calor está em contato térmico com a parede do conduíte, pela qual o calor é transferível da pluralidade de aletas para o segundo membro de transferência de calor para permitir o aquecimento do vapor de álcool que flui através do estágio de reaquecimento; sendo que o estágio de reaquecimento está a jusante do estágio catalisador ao longo do caminho do fluxo de álcool, sendo que o estágio de reaquecimento compreende uma pluralidade de segundos membros de transferência de calor de porosidade diferente para formar um gradiente de porosidade.
19. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é em combinação com um alojamento de reformador que define um canal de exaustão através do qual o gás de exaustão flui ao longo de um caminho de exaustão, sendo que o estágio catalisador e o estágio de reaquecimento são recebidos no canal de exaustão.
20. Reformador de álcool, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o estágio de catalisador e o estágio de reaquecimento são alinhados linearmente ao longo da câmara interna do conduíte.
BR112014024394-8A 2012-03-30 2013-03-29 reformador de álcool para reformar álcool para mistura de gás incluindo hidrogênio BR112014024394B1 (pt)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261618045P 2012-03-30 2012-03-30
US61/618,045 2012-03-30
US201361788376P 2013-03-15 2013-03-15
US61/788,376 2013-03-15
PCT/US2013/034553 WO2013149118A1 (en) 2012-03-30 2013-03-29 Alcohol reformer for reforming alcohol to mixture of gas including hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112014024394B1 true BR112014024394B1 (pt) 2021-05-25

Family

ID=48096319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112014024394-8A BR112014024394B1 (pt) 2012-03-30 2013-03-29 reformador de álcool para reformar álcool para mistura de gás incluindo hidrogênio

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10450193B2 (pt)
CN (1) CN104321272B (pt)
BR (1) BR112014024394B1 (pt)
WO (1) WO2013149118A1 (pt)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105591139A (zh) * 2016-03-11 2016-05-18 常州博能新能源有限公司 一种用于重整制氢燃料电池组的传热结构
KR102441364B1 (ko) * 2016-06-10 2022-09-08 토프쉐 에이/에스 Co 부화 합성 가스 생성
US10668411B2 (en) * 2016-07-20 2020-06-02 Entegris, Inc. Depth filtration media with multiple organic and/or inorganic materials
DE102016114563A1 (de) * 2016-08-05 2018-02-08 Thyssenkrupp Ag Vorrichtung und Verfahren zum Reformieren eines Kohlenwasserstoffs
CN108043332A (zh) * 2018-01-17 2018-05-18 北京国能中林科技开发有限公司 一种应用于液态氢源材料的高效脱氢反应器
CN109455667B (zh) * 2018-11-09 2023-10-03 沈阳航空航天大学 一种采用丝网分离机构的机载甲醇在线重整系统及控制方法
EP3798180A1 (de) * 2019-09-26 2021-03-31 L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude Reformerrohr mit verbessertem wärmeübergang
US11325090B1 (en) * 2019-12-09 2022-05-10 Precision Combustion, Inc. Catalytic solar reactor

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2625470A (en) * 1946-08-08 1953-01-13 Stanolind Oil & Gas Co Method for producing reducing gas mixtures
US4420462A (en) * 1982-03-22 1983-12-13 Clyde Robert A Catalytic heat exchanger
JPS61175245A (ja) 1985-01-29 1986-08-06 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
DE4026351A1 (de) 1990-08-21 1992-02-27 Bayer Ag Verfahren und vorrichtung zur herstellung von tabletten aus metallpulver und deren verwendung als katalysatoren
US5689000A (en) 1994-07-01 1997-11-18 Monsanto Company Process for preparing carboxylic acid salts and catalysts useful in such process
US5916840A (en) 1994-07-01 1999-06-29 Monsanto Company Process for preparing carboxylic acid salts and catalysts useful in such process
DE19603222C1 (de) * 1996-01-30 1997-08-28 Daimler Benz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung eines wasserstoffreichen, kohlenmonoxidarmen Gases
GB9712209D0 (en) * 1997-06-13 1997-08-13 Ici Plc Methanol
US6573213B1 (en) 1999-07-16 2003-06-03 Degussa Ag Metal catalysts
GB0000874D0 (en) * 2000-01-14 2000-03-08 Koninkl Philips Electronics Nv Latency handling for interconnected devices
US6497856B1 (en) * 2000-08-21 2002-12-24 H2Gen Innovations, Inc. System for hydrogen generation through steam reforming of hydrocarbons and integrated chemical reactor for hydrogen production from hydrocarbons
US7117934B2 (en) * 2002-03-15 2006-10-10 H2Gen Innovations, Inc. Method and apparatus for minimizing adverse effects of thermal expansion in a heat exchange reactor
US7179313B2 (en) 2002-08-02 2007-02-20 Catacel Corp. Regenerative autothermal catalytic steam reformer
RU2331574C2 (ru) 2002-10-18 2008-08-20 Монсанто Текнолоджи Ллс Использование медных катализаторов на металлических носителях для риформинга спиртов
DE10346267A1 (de) * 2003-10-06 2005-04-28 Daimler Chrysler Ag Vorrichtung zur Dampfreformierung eines Ausgangsstoffes
JP4039383B2 (ja) 2003-10-21 2008-01-30 トヨタ自動車株式会社 水素利用内燃機関
US7824744B2 (en) 2003-12-16 2010-11-02 General Electric Company Process and apparatus for depositing a ceramic coating
US7524860B2 (en) * 2004-10-07 2009-04-28 Pfizer Inc. Antibacterial agents
US7143287B2 (en) 2004-10-21 2006-11-28 International Business Machines Corporation Method and system for verifying binding of an initial trusted device to a secured processing system
DE102005011047A1 (de) 2005-03-08 2006-09-14 Bayer Technology Services Gmbh Katalysatorformkörper, insbesondere zur Verwendung als Katalysatoren bei der Hydrierung
US7293533B2 (en) * 2005-08-08 2007-11-13 Utilization Technology Development, Nfp Recuperative reforming reactor
KR100658684B1 (ko) * 2005-09-28 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 연료개질용 촉매 및 이를 포함하는 연료전지 시스템
FR2898518B1 (fr) 2006-03-17 2009-01-16 Inst Francais Du Petrole Reacteur echangeur a combustion interne pour reaction endothermique en lit fixe
RU2451800C2 (ru) * 2006-06-13 2012-05-27 МОНСАНТО ТЕКНОЛОДЖИ ЭлЭлСи Способ получения механической или электрической энергии из топлива, содержащего спирт
WO2008089376A2 (en) * 2007-01-19 2008-07-24 Velocys Inc. Process and apparatus for converting natural gas to higher molecular weight hydrocarbons using microchannel process technology
FR2918904B1 (fr) 2007-07-20 2011-07-15 Inst Francais Du Petrole Reacteur echangeur a tube baionnette permettant de fonctionner avec des differences de pression de l'ordre de 100 bars entre le cote tube et le cote calandre.
US7790059B2 (en) * 2007-10-18 2010-09-07 Air Products And Chemicals, Inc. Staged hydrocarbon/steam reformer apparatus and method
US8086064B2 (en) * 2008-02-01 2011-12-27 Eastman Kodak Company System and method for generating an image enhanced product
US7964301B2 (en) * 2009-06-26 2011-06-21 Global Energy Science, LLC (California) Dynamic accelerated reaction batteries utilizing Taylor Vortex Flows
KR101784021B1 (ko) 2009-06-29 2017-10-10 몬산토 테크놀로지 엘엘씨 개질된 에탄올 엔진들
US9227844B2 (en) * 2010-01-19 2016-01-05 Haldor Topsoe A/S Heat exchange reformer with double-tubes for reforming hydrocarbons
US8015952B2 (en) 2010-04-08 2011-09-13 Ford Global Technologies, Llc Engine fuel reformer monitoring
US8245671B2 (en) 2010-04-08 2012-08-21 Ford Global Technologies, Llc Operating an engine with reformate
US8307790B2 (en) 2010-04-08 2012-11-13 Ford Global Technologies, Llc Method for operating a vehicle with a fuel reformer
US8539914B2 (en) 2010-04-08 2013-09-24 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an engine with a fuel reformer
US8118006B2 (en) 2010-04-08 2012-02-21 Ford Global Technologies, Llc Fuel injector diagnostic for dual fuel engine
US8041500B2 (en) 2010-04-08 2011-10-18 Ford Global Technologies, Llc Reformate control via accelerometer
US8146541B2 (en) 2010-04-08 2012-04-03 Ford Global Technologies, Llc Method for improving transient engine operation
US8402928B2 (en) 2010-04-08 2013-03-26 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an engine with variable charge density
US8191514B2 (en) 2010-04-08 2012-06-05 Ford Global Technologies, Llc Ignition control for reformate engine
US8037850B2 (en) 2010-04-08 2011-10-18 Ford Global Technologies, Llc Method for operating an engine
US8613263B2 (en) 2010-04-08 2013-12-24 Ford Global Technologies, Llc Method for operating a charge diluted engine
US8230826B2 (en) 2010-04-08 2012-07-31 Ford Global Technologies, Llc Selectively storing reformate
WO2012135583A1 (en) 2011-03-30 2012-10-04 Monsanto Technology Llc Apparatus and methods for reforming ethanol at low temperature using powder catalysts
JP2013029039A (ja) 2011-07-27 2013-02-07 Denso Corp 燃料供給システム

Also Published As

Publication number Publication date
US10450193B2 (en) 2019-10-22
CN104321272B (zh) 2018-01-30
WO2013149118A1 (en) 2013-10-03
CN104321272A (zh) 2015-01-28
US20160023898A1 (en) 2016-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112014024394B1 (pt) reformador de álcool para reformar álcool para mistura de gás incluindo hidrogênio
US11701624B2 (en) Hydrogen generation assemblies and hydrogen purification devices
JP6520936B2 (ja) 高級炭化水素の選択的改質のための予備改質器
US6746650B1 (en) Compact, light weight methanol fuel gas autothermal reformer assembly
KR101818442B1 (ko) 쉘-앤드-멀티-트리플 컨센트릭-튜브 반응기 및 열교환기
US6797244B1 (en) Compact light weight autothermal reformer assembly
KR20030009151A (ko) 낮은 압력 강하 개질 교환기
CN1742187A (zh) 燃料转换反应器
WO2007102278A1 (ja) 水素発生装置および水素添加反応装置
US20090241861A1 (en) Engine system
US20090258259A1 (en) Catalytic heat exchangers and methods of operation
JP2015521578A (ja) 水蒸気改質器、モジュール、及び使用方法
JP2010143816A (ja) 改質装置
US8034135B2 (en) Fuel modification apparatus having an evaporator arranged around a superheater
KR20080060871A (ko) 탄화수소 수증기 개질용 금속모노리스 열교환기를 장착한다단 촉매반응기 및 이를 이용한 수소 제조방법
US8992850B2 (en) Floating catalyst/regenerator
WO2012135583A1 (en) Apparatus and methods for reforming ethanol at low temperature using powder catalysts
CN109179321B (zh) 一种采用折流分离机构利用发动机尾气的在线甲醇重整器
RU138423U1 (ru) Устройство получения обогащенной водородом газовой смеси
CN101132985B (zh) 燃料重整装置
JP2004175580A (ja) 水蒸気改質装置
JPH0230601A (ja) メタノール改質装置
US20210402349A1 (en) Hydrogen purification devices
JP5266123B2 (ja) 酸化自己熱型改質装置および燃料電池システム
JP5266122B2 (ja) 酸化自己熱型改質装置および燃料電池システム

Legal Events

Date Code Title Description
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 29/03/2013, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.