Developments of Catalysts and Materials for Compact Steam Reformer

Mange relativt små gassfelt, inkludert skifergass og assosiert gass, blir ikke utnyttet i dag på grunn av høye kostnader og utslipp. Ved å anerkjenne at disse gassfeltene er en massive ressurs for produksjon av rene drivstoffer, så har det de senere årene vært en betydelig innsats knyttet til utvikling av kompakt reaktorteknologi eller mikroreaktorteknologi som tillater anvendelse av gass-til-væske (GTL) i mye mindre skala. Dette prosjektet fokuserer på utviklingen av kompakt reformer teknologi for omdannelse av naturgass i avsidesliggende områder. Målet er maksimal produktivitet per volumenhet og energieffektivitet ved å integrere eksoterm katalytiskforbrenning og endoterm dampreformering av naturgass med metan som hovedkomponent. Svært aktive katalysatorer med små partikler, høy effektivitetsfaktor og høy varmeoverføring i en mikroreaktor er hovedfunksjonene til denne teknologien. Svært aktive, selektive og stabile Ni-Co katalysatorer fremstilt fra hydrotalcite har blitt utviklet ved å kombinere DFT basert mikrokinetikk modellering og design, avansert katalysatorfremstillelse og utforming, i tillegg til eksperimentelle kinetiske studier. De bimetalliske katalysatorene er svært aktive og stabile for både dampreformering og for fullstendig forbrenning av metan. Prosjektet har også tatt tak i en annen viktig utfordring for mikroreaktorer, nemlig forstøvning av metall (metal dusting). Her har grunnleggende undersøkelser sørget for bedre forståelse og forutsigelse for utvikling av karbondannelse som leder til forstøving av metall. Dette vil lede til valg av optimale legeringer og utvikling av forbehandlinger av disse legeringene som minimaliserer forstøvning og korrosjon av metall. Teknologi- og ekspertiseutviklingen vil gjøre det mer attraktivt å investere i industriell prosessering av naturgass og biogass i Norge.

There are many smaller-scale gas resources, including stranded gas and associated gas, which are currently wasted at great environmental and economic cost. Recognizing that these could provide a tremendous resource for producing clean fuels, large efforts have been devoted to develop compact or microchannel reactor technology that allows gas to liquids (GTL) to work on a much smaller scale. In the proposed project, we plan to combine our competencies in chemical reaction engineering, catalysis and kinetic s; metallurgy, carbon formation and metal dusting; modelling, surface science and advanced characterization to develop compact reformer technology. The ultimate goal of the project is to develop microchannel rector to achieve the maximum volumetric produc tivity and energy efficiency. The work aims to provide design and optimization of the catalysts and the reformer structure, and control of metal dusting issues that are particularly critical to compact reformers. This is potentially achieved through a com bination of experimental and modeling efforts that target maximizing the volumetric productivity of the microchannel reformer by optimum integration of combustion and steam reforming channels, developing highly active Ni based catalyst to achieve the maxi mum reaction rate, and, finally, controlling metal dusting corrosion phenomena by optimized materials selection and pre-treatment procedures. The expertise developed will make it more attractive to invest in industrial processing of natural gas in Norway.