Microstructured Fischer‐Tropsch Reactor Scale‐up and Opportunities for Decentralized Application

Abstract

Current projects focusing on the energy transition in traffic will rely on a high‐level technology mix for their commissioning. One of those technologies is the Fischer‐Tropsch synthesis (FTS) that converts synthesis gas into hydrocarbons of different chain lengths. A microstructured packed‐bed reactor for low‐temperature FTS is tested towards its versatility for biomass‐based syngas with a high inert gas dilution. Investigations include overall productivity, conversion, and product selectivity. A 60‐times larger pilot‐scale reactor is further tested. Evaporation cooling is introduced which allows to increase the available energy extraction from the system. From that scale on, an autothermal operation at elevated conversion levels is applicable.

Dynamically Operated Fischer-Tropsch Synthesis in PtL-Part 1: System Response on Intermittent Feed

“…The pilot scale test rig is detailed elsewhere [15]. In brief, it consists of (1) a gas feeding system with mass flow controllers (MFCs; Brooks, NL), (2) a microstructured pilot scale reactor with evaporation cooling in patented design ( Figure 3) and a reaction volume of approx.…”

“…Gaseous products are measured online via GC after a backpressure regulator. The setup is almost identical to previous publications [11,13,15] except for the Quick Sampling (QS) site (see Section 2.4). Setup, reactor and catalyst were operated for approx.…”

“…The temperature is constant as long as both phases exist, thus, water is always fed in excess compared to the evolving reaction heat. Overheating of steam should be avoided due to the small specific heat capacity of steam [15,77]. Equation (3) shows the maximum amount of heat flux (∆ ) that liquid water may take up from starting temperature T0 to boiling temperature Tb, over fully evaporating and overheating to temperature Tend.…”

CO2‐neutrale Fischer‐Tropsch‐Kraftstoffe aus dezentralen modularen Anlagen: Status und Perspektiven

“…Im Pilot‐ und industriellen Maßstab wird dies mit einer prozesstechnisch vorteilhaften Verdampfungskühlung erreicht. Komprimiertes Kühlwasser nimmt durch intensivierten Wärmetausch bei der Verdampfung die Reaktionswärme der Synthese auf . Synthesegas strömt von oben nach unten durch den als Festbett vorliegenden Katalysator, während das Kühlmedium – siedendes Wasser unter Druck – in einem von außen betrachteten Kreuzstrom durch den Reaktor geleitet wird.…”

“…Die Ergebnisse haben gezeigt, dass bereits die Erhöhung der Spaltweite von 0,8 mm auf 1,5 mm einen deutlich negativen Einfluss auf die Methanselektivität sowie die Produktausbeute haben . Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde die Entwicklung der Kernstruktur abgeschlossen und der Proof‐of‐Concept im Pilotmaßstab erbracht . Der heutige Standard‐Reaktor liefert je nach Synthesegasquelle und Reaktionsbedingungen bis zu 2 bpd.…”