BRPI0721769A2 - reator e mÉtodo de reforma para conversço de combustÍveis de hidrocarboneto em gÁs rico em hidrogÊnio - Google Patents

reator e mÉtodo de reforma para conversço de combustÍveis de hidrocarboneto em gÁs rico em hidrogÊnio Download PDF

Info

Publication number
BRPI0721769A2
BRPI0721769A2 BRPI0721769-2A BRPI0721769A BRPI0721769A2 BR PI0721769 A2 BRPI0721769 A2 BR PI0721769A2 BR PI0721769 A BRPI0721769 A BR PI0721769A BR PI0721769 A2 BRPI0721769 A2 BR PI0721769A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
reactor
wall
reform
oxidizing agent
fuel
Prior art date
Application number
BRPI0721769-2A
Other languages
English (en)
Inventor
Bard Lindstroem
Lars Pettersson
Staffan Lundgreen
Original Assignee
Powercell Sweden Ab
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 Powercell Sweden Ab filed Critical Powercell Sweden Ab
Publication of BRPI0721769A2 publication Critical patent/BRPI0721769A2/pt

Links

Classifications

    • 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
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • 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
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • 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
    • B01J19/2485—Monolithic 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
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • 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
    • 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
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/42—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to electric current or to radiations this sub-group includes the fluidised bed subjected to electric or magnetic fields
    • 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; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • 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; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/382—Processes with two or more reaction steps, of which at least one is catalytic, e.g. steam reforming and partial oxidation
    • 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
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0869—Feeding or evacuating 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
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0881—Two or more materials
    • B01J2219/0883—Gas-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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0892—Materials to be treated involving catalytically active material
    • 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
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/066—Integration with other chemical processes with fuel cells
    • 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
    • C01B2203/1023—Catalysts in the form of a monolith or honeycomb
    • 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
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1247—Higher hydrocarbons
    • 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
    • C01B2203/1276—Mixing of different feed components

Landscapes

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

Abstract

REATOR E MÉTODO DE REFORMA PARA CONVERSçO DE COMBUSTÍVEIS DE HIDROCARBONETOS EM GÁS RICO EM HIDROGÊNIO A presente invenção se refere a uni reator de reforma para conversão de combustíveis de hidrocarboneto em uni gás rico em hidrogênio por processo de reação autotérmica possuindo um alojamento, preferivelmente cilindricamente configurado, de parede dupla com uma parede interna e uma parede externa e duas faces laterais, em que a parede interna e as duas faces laterais formam uma câmara de reação. Em concordância com a presente invenção, adicionalmente, a parede interna é carregada com uma primeira carga elétrica que previne que as moléculas de combustível de hidrocarboneto injetadas para a câmara de reação por uma admissão de combustível venham a atingir as superfícies internas aquecidas da câmara de reação e venham a queimar em fuligem, subseqüentemente.

Description

"REATOR E MÉTODO DE REFORMA PARA CONVERSÃO DE COMBUSTÍVEIS DE HIDROCARBONETO EM GÁS RICO EM HIDROGÊNIO"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um reator de reforma
para conversão de combustíveis de hidrocarboneto em gás rico em hidrogênio para células de combustível e/ou aplicações de tratamento de exaustão por reação autotérmica em concordância com a reivindicação de patente independente 1 posteriormente e um método para conversão de combustíveis de hidrocarboneto em gás rico em hidrogênio utilizando o reator de reforma.
PANORAMA DO ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
NO estado da técnica é bem conhecido produzir gás rico
em hidrogênio para a utilização em células de combustíveis de dispositivos de transportamento por reforma de combustíveis de hidrocarboneto, como gasolina ou combustíveis de diesel. Convencionalmente, hidrogênio é produzido em facilidades industriais de larga escala e então armazenado embarcado nos dispositivos de transportamento. 0 recente desenvolvimento de fontes de hidrogênio embarcadas de pequena escala, assim chamados reatores de reforma, proporciona uma possibilidade para produção de hidrogênio sobre demanda sem a necessidade de armazenamento de hidrogênio.
Em geral existem três métodos conhecidos de reforma de combustíveis de hidrogênio gasosos ou líquidos em hidrogênio: reforma de vapor catalítica, reforma de oxidação parcial e reforma autotérmica.
Em processos de reforma de vapor catalítica uma mistura de vapor e combustível de hidrocarboneto é exposta para um catalisador adequado, como níquel, em uma alta temperatura (entre 700 0C e 1.000 0C) . A reação é altamente endotérmica e requer uma fonte externa de calor e uma fonte de vapor.
Em processos de reforma de oxidação parcial uma mistura de combustível de hidrogênio e gás contendo oxigênio, como ar ambiente, são trazidos juntamente dentro de uma câmara de reação e submetidos para uma temperatura elevada, preferivelmente na presença de um catalisador. 0 catalisador utilizado é normalmente um metal nobre ou níquel e a temperatura está entre 700 0C e 1.700 0C. A reação é altamente exotérmica e uma vez iniciada gera calor suficiente para ser sustentável em si mesma. De maneira a promover a reação de oxidação é necessário pré-aquecer o combustível de alimentação e reduzir variações de temperatura no reator.
O pedido de patente norte americano número US 6.770.106, por exemplo, descreve uma reforma de oxidação parcial para reforma de gás de alimentação contendo hidrocarboneto ou metano em que a redução de variações de temperatura é conseguida por um reator sendo revestido com uma passagem para gás de alimentação pré-aquecido e, conseqüentemente, sendo termicamente isolado pela passagem de gás de alimentação. 0 calor de reação é recuperado por um trocador de calor para o propósito de pré-aquecimento do gás de alimentação.
Processos de reforma autotérmica são uma combinação de reforma de vapor catalítica e reforma de oxidação parcial. Calor perdido a partir da reação de reforma de oxidação parcial é utilizado para aquecer a reação de reforma de vapor endotérmica.
Os subprodutos naturais de todos os processos de reforma são monóxido de carbono e dióxidos de carbono. Mas, na medida em que os combustíveis de hidrocarboneto não foram projetados como um estoque de alimentação para geração de hidrogênio, existem também outros subprodutos, tais como enxofre, olefinas, benzeno, metil amida e aromáticos de peso molecular mais alto. Estes subprodutos podem ser prejudiciais para as células de combustível e deveriam, conseqüentemente, ser removidos por subseqüentes etapas fora do reator de reforma.
Uma outra desvantagem é a de que combustíveis de hidrocarboneto, especialmente diesel, tendem a queimar em fuligem por contato com as superfícies internas do reator. Partículas de fuligem novamente, são muito prejudiciais para as células de combustível e tem de ser removidas antes que o hidrogênio reformado seja aplicado para as células de combustível.
Consequentemente, é objetivo desta presente invenção o de reduzir o risco de que moléculas de combustível venham a queimar em fuligem por entrar em contato com as superfícies internas do reator.
Este objetivo é solucionado por um reator de reforma em concordância com a reivindicação de patente independente 1 posteriormente, e bem como por um método em concordância 2 0 com a reivindicação de patente independente 18
posteriormente.
Em concordância com a presente invenção a parede interna e, conseqüentemente, as superfícies internas de um espaço de reação, é carregada com uma primeira carga elétrica. Isto leva em consideração que as moléculas de combustível dispersadas para a câmara de reação por uma entrada de combustível são carregadas. Carregando as paredes internas do alojamento de reator com uma determinada carga elétrica estatisticamente se previne que 50 % das moléculas de combustível vêm a entrar em contato com as superfícies internas da câmara de reação devido para o fato de repulsão eletroestática. Isto reduz o risco de que moléculas de combustível venham a queimar em fuligem, significativamente. Em concordância com uma outra concretização vantajosa da presente invenção, também a entrada de combustível é carregada. Preferivelmente, a entrada de combustível é carregada com igual carga elétrica como a parede interna.
Isto resulta em que todas as moléculas de combustível venham a possuir a mesma carga elétrica como a parede interna e são, conseqüentemente, eletricamente repelidas a partir destas. Por conseqüência, é quase impossível que as moléculas de combustível venham a entrar em contato com a parede interna e venham a queimar em fuligem.
Uma outra concretização preferida da presente invenção é proporcionada com um catalisador para a reação autotérmica no interior da câmara de reação para acelerar a conversão de combustível de hidrocarboneto em gás rico em hidrogênio. Preferivelmente, o catalisador pode também ser carregado. Isto é concretizado em uma outra concretização da presente invenção, em que a carga elétrica do catalisador é oposta para a carga elétrica da parede interna e/ou da entrada de combustível. Isto acelera a mistura de combustível / agente de oxidação em direção do catalisador e, conseqüentemente, acelera a reação de conversão. 0 catalisador pode ser um monólito cerâmico ou uma grade de metal.
Uma concretização preferida adicional da presente invenção leva vantagem do fato de que formação de fuligem por queima de partículas de combustível em contato com as paredes internas do reator vem a ocorre somente acima de uma determinada temperatura de parede. Por permanência da temperatura de parede abaixo, por exemplo, por refrigeração das paredes ou por manutenção da temperatura do espaço de reação abaixo de um determinado nível, a queima de partículas de combustível em fuligem é prevenida.
Geralmente, existe a possibilidade para proporcionar o reator com um dispositivo de refrigeração externo, mas isto aumenta a dimensão do reator e adiciona um consumidor de energia adicional·, para o sistema sendo suprido com energia pelas células de combustível.
Consequentemente, a concretização preferida da presente invenção utiliza o agente de oxidação relativamente .-frio para refrigeração da parede interna do reator.. Isto significa, ao mesmo tempo, que um isolamento térmico da parede interna pode ser deixado, por intermédio do que a dimensão do reator é adicionalmente reduzida. Uma outra vantagem da refrigeração da parede interna é
a de que a temperatura no interior da câmara de reação pode ser mantida constante e a temperatura do agente de oxidação pode ser controlada.
Como mostrado em uma outra concretização preferida da presente invenção, a saída de agente de oxidação proporcionada na parede interna do alojamento é formada como uma pluralidade de cavidades. Isto facilita a distribuição homogênea de agente de oxidação na câmara de reação. Preferivelmente, tamanho, configuração e/ou localização das cavidades podem variar em concordância com o agente de oxidação utilizado, o combustível de hidrocarboneto utilizado, o combustível de hidrocarboneto utilizado e/ou suas temperaturas. O mais preferivelmente, a saída de agente de oxidação é proporcionada na adjacência da entrada de combustível.
Outras concretizações preferidas e vantagens da presente invenção são definidas nas reivindicações de patente dependentes posteriormente.
3 0 BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO DA PRESENTE INVENÇÃO
Na concretização preferida da presente invenção posteriormente irá ser discutida em maiores detalhes com auxílio de um Desenho acompanhante. A descrição é considerada como exemplificação dos princípios da presente invenção e não é intencionada para limitar o escopo das reivindicações de patente posteriormente.
Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma . concretização preferida da presente
invenção, a saber, um reator de reforma em concordância com uma concretização preferida da presente invenção.
A Figura é somente uma representação esquemática e a presente invenção não está limitada para a concretização nela representada.
DESCRIÇÃO DA PRESENTE INVENÇÃO
O reator de reforma (1) possui um alojamento (2) com uma parede interna (4), uma parede externa (6) e paredes laterais (8a, 8b) . A parede interna (4) e as paredes laterais (8a, 8b) definem uma câmara de reação (10) na qual combustível de hidrocarboneto e agente de oxidação são trazidos juntamente e uma reação autotérmica pode ocorrer. a parede interna (4) e a parede externa (6) definem um
espaço (12) dentre elas. O espaço (12) por sua vez forma uma passagem para agente de oxidação (14) entre uma entrada de agente de oxidação (16) e uma saída de agente de oxidação (18). A saída de agente de oxidação (18) é formada como uma pluralidade de cavidades, tamanho, configuração e localização das quais variam dependendo do agente de oxidação utilizado (14), de um combustível de hidrocarboneto utilizado (20) e de suas temperaturas. A pluralidade de cavidades pode possuir tamanho e configuração uniformes, mas é também possível que as cavidades venham a variar em tamanho e configuração entre umas em relação às outras.
Adicionalmente, o reator de reforma (1) possui uma entrada de combustível de hidrocarboneto (22) que é
30 10
20
25
30
localizada -.em .,urna.Adas- paredes laterais (8a) de alojamento (2). Preferivelmente, a entrada de combustível (22) é formada como; um injetor de combustível que proporciona uma dispersão {spray) de combustível na câmara de reação (10). Uma saída de gás de reforma (24) é proporcionada na parede lateral oposta (8b) do alojamento (2) . O gás de reforma (26) é um gás rico em hidrogênio que pode ser utilizado para operação de células de combustível e é o produto da reação autotérmica.
Adicionalmente, o reator de reforma (1) inclui um catalisador (28) para catalisação da reação autotérmica na câmara de reação (10). 0 catalisador (28) acelera a reação autotérmica, mas é também possível utilizar um reator de reforma em concordância com a presente invenção sem um catalisador. 0 catalisador (28) é preferivelmente uma grade de metal ou monólito cerâmico. Mas é possível utilizar qualquer outro substrato adequado para o projeto de catalisador (28).
Como mostrado na Figura 1, duas fontes de carga elétrica (30) e (34) são proporcionadas. A fonte de carga elétrica (30) é conectada para a parece interna (4) e a entrada de combustível (22)# por intermédio disso proporcionando as paredes de câmara de reação (10) e as moléculas do combustível de hidrocarboneto (20) com uma primeira carga elétrica (32). Na Figura 1, as paredes eletricamente carregadas são esquematicamente simbolizadas por cargas positivas exemplificativas. A fonte de carga elétrica (34) é conectada com catalisador (28) e proporciona o catalisador (28) com uma segunda carga elétrica (36) sendo oposta para a primeira carga elétrica (32). Na Figura 1, as cargas elétricas opostas (36) são simbolizadas por cargas negativas exemplificativas.
A seguir a operação do reator de reforma (1) é descrita por intermédio da conversão exemplificativa de I i
8/11
It
10
diesel como combustível de hidrocarboneto em hidrogênio com uma mistura de ar/vapor como agente de oxidação. A reação para a conversão é autotérmica.
Em concordância com a presente invenção ar e vapor são misturados antes que a mistura de ar/vapor (14) venha a ser injetada pela entrada de agente de oxidação (16) no espaço (12) que serve como passagem de ar/vapor para transportamento da mistura de ar/vapor (14) a partir da entrada de agente de oxidação (16) para a saída de agente de oxidação (18) do reator de reforma (1).
No caminho descendente para a pluralidade de cavidades de saída (18) na parede interna (4) de alojamento (2) a mistura de ar/vapor (14) é utilizada para refrigerar a parede interna (4) da câmara de reação (10). Por refrigeração da parede interna (4) da câmara de reação (10), o risco de que moléculas de combustível de diesel na câmara de reação (10) do reator de reforma (1) venham a ser queimadas em fuligem, quando atingindo a parede de câmara de reação, é reduzido.
Então, a mistura de ar/vapor (14) é forçada através das cavidades (18) para a câmara de reação (10) do reator de reforma (1) formando uma fumaça de ar/vapor homogênea na câmara de reação (10). Depois de introdução da mistura de ar/vapor para a câmara de reação (10), combustível de diesel (20) é dispersado para a fumaça de ar/vapor por intermédio do injetor de combustível (22). No interior da câmara de reação (10), uma mistura turbulenta da fumaça de ar/vapor com a dispersão de combustível de diesel acontece, em que a dispersão de combustível (20) é evaporada através de contato com a fumaça de ar/vapor. A vaporização é explanada posteriormente.
Na medida em que as paredes internas (4) da câmara de reação (10) são carregadas, por exemplo, com carga positiva e as moléculas de combustível de diesel da dispersão de
20
25
30 10
15
combustível de diesel são também carregadas com cargas positivas, as moléculas de diesel são repelidas a partir das paredes , da câmara de reação (10) por repulsão eletroestática. Conseqüentemente, as moléculas de diesel não podem entrar em contato com as paredes aquecidas de câmara de reação (10) e não vêm a queimar em fuligem, subseqüentemente.
As paredes da câmara de reação (10) são aquecidas pela oxidação homogênea ocorrendo na câmara de reação (10) quando oxigênio chegando a partir da mistura de ar/vapor (14) reage com moléculas de hidrocarboneto "mais leves" do combustível de diesel (20) possuindo cadeias mais curtas (CxHy + O2 -> CO2 + CO + H2O). O calor de processo produzido por este processo é utilizado para vaporizar as moléculas de hidrocarboneto remanescentes (com cadeias mais longas) da dispersão de combustível de diesel. Depois deste processo, existe uma mistura de gás homogênea de hidrocarbonetos e vapor na câmara de reação (10) na medida em que a porção do ar remanescente é desprezível.
Esta mistura de gás homogênea é então introduzida para o catalisador (28) onde os hidrocarbonetos do combustível de diesel (20) são submetidos ao processo de reação autotérmica. Para acelerar a introdução da mistura de gás homogênea para o catalisador (28), o catalisador (28) pode também ser carregado com uma segunda carga que é oposta para a carga das moléculas de combustível. Na concretização mostrada, as moléculas de combustível são positivamente carregadas. Consequentemente, o catalisador é carregado com carga negativa de maneira que as moléculas são atraídas pelo catalisador por intermédio de atração eletroestática. Isto acelera a movimentação da mistura de gás homogênea em direção do catalisador.
No processo de reação autotérmica ocorrendo no interior do catalisador, hidrogênio (H), monóxido de
20
30 k
carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2) são produzidos como produtos de processo dominantes. Estes produtos são processados em etapas subseqüentes fora do reformador com a intenção de separar hidrogênio (H) a partir de todos os outros produtos de: processo.
Na medida, em que '.a formação de fuligem por queima de moléculas de diesel é prevenida pela aplicação de cargas elétricas e devido para a repulsão eletroestática, as impurezas do gás rico em hidrogênio são reduzidas. Isto facilita a separação de hidrogênio puro a partir de outros produtos de processo.
A presente invenção não deve ser considerada como sendo limitada para a concretização preferida descrita anteriormente, e deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que um número de variações e de modificações é conceptível dentro do escopo de proteção e conceito inventivo da presente invenção como estabelecidos pelas reivindicações de patente posteriormente.
10
20 LISTA DE REFERÊNCIAS:
1 Reator de reforma 2 'Alojamento 4 Parede interna 6 Parede externa 8a, 8b Faces laterais 10 Câmara de reação 12 Espaço = passagem de agente de oxidação 14 Agente de oxidação 16 Entrada de agente de oxidação 18 Saída de agente de oxidação 20 Combustível de hidrocarboneto 22 Entrada de combustível de hidrocarboneto 24 Saída de gás rico em hidrogênio 26 Gás rico em hidrogênio 28 Catalisador 30 Primeira fonte de carga elétrica 32 Primeira carga elétrica 34 Segunda fonte de carga elétrica 36 Segunda carga elétrica

Claims (18)

1. Reator de reforma (1) para conversão de combustíveis de hidrocarbonetos (20) em um gás rico em hidrogênio (26) para células de combustível e/ou aplicações de tratamento de exaustão por reação autotérmica possuindo um alojamento (2) com" uma parede interna (4) e uma parede externa (6) formando um espaço (12) dentre elas, e duas faces laterais (8a, 8b), em que a parede interna (4) e as duas faces laterais (8a, 8b) formam uma câmara de reação (10) do reator de reforma (1), caracterizado pelo fato de que a parede interna (4) é carregada com uma primeira carga elétrica (32).
2. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido reator de reforma (1) adicionalmente compreende uma admissão de combustível (22) que é proporcionada em uma das duas faces laterais (8a).
3. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que referida admissão de combustível (22) é carregada com a primeira carga elétrica (32),
4. Reator de reforma (1) de acordo com as reivindicações 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que referida admissão de combustível (22) é formada como um injetor de combustível.
5. Reator de reforma (1) de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que adicionalmente um catalisador (28) para a reação autotérmica é proporcionado na câmara de reação (10).
6. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que referido catalisador (28) é carregado com uma segunda carga elétrica (36) . ' "·''"
7. Reator de reforma (1) de acordo com as reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que referido catalisador (28) é um monólito cerâmico ou uma grade de metal.
8. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 1 e/ou 3 e 6, caracterizado pelo fato de que a primeira carga elétrica (32) é o oposto da segunda carga elétrica (36).
9. Reator de reforma (1) de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que referido espaço (12) é projetado como passagem de agente de oxidação entre uma entrada de agente de oxidação (16) proporcionada na parede externa (6) e uma saída de agente de oxidação (18) proporcionada na parede interna (4).
10. Reator de reforma (1) de acordo com as reivindicações 2 e 9, caracterizado pelo fato de que referida saída de agente de oxidação (18) é localizada na adjacência da admissão de combustível (22).
11. Reator de reforma (1) de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que referida saída de agente de oxidação (18) é projetada como uma pluralidade de cavidades introduzindo o agente de oxidação (14) para a câmara de reator (10).
12. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que referida pluralidade de cavidades possui vários tamanhos e/ou configurações.
13. Reator . de ,. reforma (1) de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que referida .pluralidade de cavidades é localizada em uma variedade de diferentes localizações.
14. Reator de reforma de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que tamanho e/ou configuração e/ou localização da pluralidade de cavidades depende do combustível de hidrocarboneto utilizado e/ou do agente de oxidação utilizado.
15. Reator de reforma (1) de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que referido agente de oxidação (14) é ar ou vapor ou uma mistura dos mesmos.
16. Reator de reforma (1) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a mistura de ar/vapor é pré-misturada.
17. Reator de reforma (1) de acordo com qualquer reivindicação precedente, caracterizado pelo fato de que referido alojamento (2) é cilindricamente configurado.
18. Método para conversão de combustíveis de hidrocarboneto em um gás rico em hidrogênio para células de combustível e/ou aplicações de tratamento de exaustão por reação autotérmica, caracterizado pelo fato utiliza um reator de reforma (1) conforme definido nas reivindicações 1 até 17.
BRPI0721769-2A 2007-07-13 2007-07-13 reator e mÉtodo de reforma para conversço de combustÍveis de hidrocarboneto em gÁs rico em hidrogÊnio BRPI0721769A2 (pt)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/SE2007/000687 WO2009011622A1 (en) 2007-07-13 2007-07-13 Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BRPI0721769A2 true BRPI0721769A2 (pt) 2013-04-02

Family

ID=40259844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0721769-2A BRPI0721769A2 (pt) 2007-07-13 2007-07-13 reator e mÉtodo de reforma para conversço de combustÍveis de hidrocarboneto em gÁs rico em hidrogÊnio

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8641789B2 (pt)
EP (1) EP2178792B1 (pt)
JP (1) JP5193296B2 (pt)
CN (1) CN101754927B (pt)
BR (1) BRPI0721769A2 (pt)
WO (1) WO2009011622A1 (pt)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012005644A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Reformtech Sweden Ab Method for providing a homogeneous mixture of liquid fuels and oxidants for use in a catalytic reactor
CN103968395A (zh) * 2013-02-04 2014-08-06 中国科学院大连化学物理研究所 一种脱除尾气中氢气的催化燃烧反应器及工艺
KR20260009980A (ko) * 2024-07-12 2026-01-20 에이치앤파워(주) 디젤연료 개질반응기

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028081B2 (pt) * 1971-09-01 1975-09-12
CA1209944A (en) * 1983-02-04 1986-08-19 Union Carbide Corporation Method of supplying soot-free products from the partial oxidation of hydrocarbon fuel to the fuel stream of the acr process
DE19727841A1 (de) * 1997-06-24 1999-01-07 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zur autothermen Reformierung von Kohlenwasserstoffen
US6051125A (en) * 1998-09-21 2000-04-18 The Regents Of The University Of California Natural gas-assisted steam electrolyzer
US6797244B1 (en) * 1999-05-27 2004-09-28 Dtc Fuel Cells Llc Compact light weight autothermal reformer assembly
US6770106B1 (en) * 1999-12-28 2004-08-03 Daikin Industries, Ltd Partial oxidation reformer
EP1213052A1 (de) * 2000-12-09 2002-06-12 Degussa AG Elektrisch beheizter Festbettreaktor und seine Verwendung
US6929785B2 (en) * 2001-02-13 2005-08-16 Delphi Technologies, Inc. Method and apparatus for preheating of a fuel cell micro-reformer
US6544494B2 (en) * 2001-05-14 2003-04-08 General Motors Corporation Reformate preheat of ATR reactants
US6921516B2 (en) * 2001-10-15 2005-07-26 General Motors Corporation Reactor system including auto ignition and carbon suppression foam
US7244281B2 (en) * 2003-10-24 2007-07-17 Arvin Technologies, Inc. Method and apparatus for trapping and purging soot from a fuel reformer
AU2005206487A1 (en) * 2004-01-08 2005-08-04 Syntroleum Corporation Processes for starting up an autothermal reformer
US7399342B2 (en) * 2004-12-22 2008-07-15 Idatech, Llc Systems and methods for regulating heating assembly operation through pressure swing adsorption purge control
JP2006331678A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム

Also Published As

Publication number Publication date
EP2178792A4 (en) 2011-11-16
US8641789B2 (en) 2014-02-04
CN101754927A (zh) 2010-06-23
EP2178792B1 (en) 2012-12-19
EP2178792A1 (en) 2010-04-28
WO2009011622A1 (en) 2009-01-22
CN101754927B (zh) 2013-08-21
JP5193296B2 (ja) 2013-05-08
JP2010533120A (ja) 2010-10-21
US20100314584A1 (en) 2010-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8728180B2 (en) Plasma-catalyzed, thermally-integrated reformer for fuel cell systems
JP5292389B2 (ja) 水素システムおよび水素システムの始動方法
BRPI0810937B1 (pt) Reformador de vapor alta e termicamente integrado e combinado para a produção de hidrogênio a partir de uma fonte de combustível e uma montagem de reformador de vapor/câmara de combustão para uso em um sistema de processamento de combustível
US8460409B2 (en) Plasma-catalyzed fuel reformer
JP2002510272A (ja) 炭化水素を自熱改質する方法及び装置
JPWO1998000361A1 (ja) 改質装置
CO4870701A1 (es) Proceso y planta para reformar materiales de carga que contienen hidrocarburos
KR20010076243A (ko) 액체 연료용 연료 전지
WO2010010718A1 (ja) 水素生成装置及びこれを備える燃料電池システム
WO2010014388A1 (en) Hydrogen-producing assemblies
JP2001155756A (ja) 燃料電池用水蒸気改質反応器
US9738518B2 (en) Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas
JP2008513326A (ja) 液体炭化水素質燃料の触媒部分酸化方法
KR101870026B1 (ko) 액체탄화수소 연료 개질용 반응기
US8641789B2 (en) Reformer reactor and method for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas
JP2008016277A (ja) 間接内部改質型固体酸化物形燃料電池システム
JP4480486B2 (ja) 燃料電池用改質装置
JPS5826002A (ja) スチ−ムリホ−ミング法及びスチ−ムリホ−ミング用反応管
US20150315018A1 (en) Mixing device for a fuel reformer for converting hydrocarbon fuels into hydrogen rich gas
US20140157669A1 (en) Method for forming synthesis gas using a plasma-catalyzed fuel reformer
JP2024533512A (ja) リアクター及びアンモニアを分解する装置と方法
BRPI0714215A2 (pt) sistema de cÉlulas de combustÍvel com reformador e pàs-queimador
JP4988347B2 (ja) 固体酸化物燃料電池を基にした補助電源装置
TWI379710B (en) Plasma assisted catalyst reformation apparatus and method
JP2010013302A (ja) 水素製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
B08L Patent application lapsed because of non payment of annual fee [chapter 8.12 patent gazette]

Free format text: REFERENTE AO NAO RECOLHIMENTO DAS 3A, 4A, 5A E 6A ANUIDADES.

B08I Publication cancelled [chapter 8.9 patent gazette]

Free format text: ANULADA A PUBLICACAO CODIGO 8.12 NA RPI NO 2260 DE 29/04/2014 POR TER SIDO INDEVIDA.

B08F Application dismissed because of non-payment of annual fees [chapter 8.6 patent gazette]

Free format text: REFERENTE AS 3A, 4A, 5A, 6A, 7A, 8A, 9A, 10A, 11A, 12A E 13A ANUIDADES.

B08K Patent lapsed as no evidence of payment of the annual fee has been furnished to inpi [chapter 8.11 patent gazette]

Free format text: EM VIRTUDE DO ARQUIVAMENTO PUBLICADO NA RPI 2602 DE 17-11-2020 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDO O ARQUIVAMENTO DO PEDIDO DE PATENTE, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.