STRUCTURED CATALYTIC WALL REACTORS FOR FISCHER-TROPSCH SYNTHESIS
SYNTHESE DE FISCHER-TROPSCH EN REACTEURS STRUCTURES A CATALYSE SUPPORTEE EN PAROI
Résumé
Fischer-Tropsch synthesis kinetic and exothermicity tend to make it quite uneasy to handle. Inner properties of miniaturized catalytic reactors such as better thermal management and diffusion controlled mass transfer may appear as an issue to ease its operation. The scope of this work is to propose tools to set the concerned synthesis in reactors presenting an internal volume of 200 μL.
Stacked reactors were engineered from functionalised stainless steel foils. A method to graft a Co/SiO2 catalysts on pre-treated steel was proposed. Pre-treatment allows the bonding of the catalyst on the substrate. The aerosol assisted grafting method from an sol-gel preparation gave thickness controlled active coatings.
These coatings were tested under a wide scope of Fischer-Tropsch synthesis conditions in two different structured reactors. Experimental results allowed to propose an expression for CO consumption rate. It was used in order to model the behaviour of the catalyst for the two different fluidic environments on a 10 to 30 % conversion range. Comparison with similar catalytic species showed the higher potential of miniaturised structured reactors especially for productivity enhancement.
Stacked reactors were engineered from functionalised stainless steel foils. A method to graft a Co/SiO2 catalysts on pre-treated steel was proposed. Pre-treatment allows the bonding of the catalyst on the substrate. The aerosol assisted grafting method from an sol-gel preparation gave thickness controlled active coatings.
These coatings were tested under a wide scope of Fischer-Tropsch synthesis conditions in two different structured reactors. Experimental results allowed to propose an expression for CO consumption rate. It was used in order to model the behaviour of the catalyst for the two different fluidic environments on a 10 to 30 % conversion range. Comparison with similar catalytic species showed the higher potential of miniaturised structured reactors especially for productivity enhancement.
La cinétique et l'exothermicité de la synthèse de Fischer-Tropsch en font un réaction délicate à mener. L'utilisation de réacteurs miniaturisés, qui permettent un meilleur contrôle thermique et utilisent des modes de mise en contact des réactifs et du catalyseur essentiellement contrôlés par la diffusion, pourrait apparaître comme un moyen d'améliorer la maîtrise des conditions de synthèse. Le but de ce travail est de proposer des outils permettant l'application et l'étude de la dite synthèse dans des réacteurs de 200μL de volume.
Des réacteurs assemblés à partir de feuillets structurés ont été réalisés. Un méthode de greffage de catalyseur Co/SiO2 sur un inox préalablement traité a été proposée. Le rôle du prétraitement est de permettre l'adhésion du revêtement catalytique sur le substrat. La méthode de greffage par sol-gel assisté par aérosol a permis d'obtenir des films catalytiques d'épaisseur contrôlée.
Les revêtements ont été testés en synthèse de Fischer-Tropsch sous conditions de réactions variables et dans deux réacteurs différents. L'examen des performances expérimentales a permis l'établissement de la vitesse de consommation de CO, modélisée pour les deux environnement fluidiques pour une gamme de conversion de 10 à 30 %. La comparaison avec des systèmes catalytiques similaires souligne le potentiel supérieur des réacteurs structurés miniatures en terme d'accroissement de la productivité principalement.
Des réacteurs assemblés à partir de feuillets structurés ont été réalisés. Un méthode de greffage de catalyseur Co/SiO2 sur un inox préalablement traité a été proposée. Le rôle du prétraitement est de permettre l'adhésion du revêtement catalytique sur le substrat. La méthode de greffage par sol-gel assisté par aérosol a permis d'obtenir des films catalytiques d'épaisseur contrôlée.
Les revêtements ont été testés en synthèse de Fischer-Tropsch sous conditions de réactions variables et dans deux réacteurs différents. L'examen des performances expérimentales a permis l'établissement de la vitesse de consommation de CO, modélisée pour les deux environnement fluidiques pour une gamme de conversion de 10 à 30 %. La comparaison avec des systèmes catalytiques similaires souligne le potentiel supérieur des réacteurs structurés miniatures en terme d'accroissement de la productivité principalement.