Green ammonia production via a catalytic membrane reactor: Proof of concept through experiments and simulations

氨生产 概念证明 催化作用 生产(经济) 膜反应器 化学 工艺工程 化学工程 生化工程 计算机科学 有机化学 工程类 生物化学 经济 宏观经济学 操作系统
作者
Wei‐Wei Yan,Norihiro Moriyama,Hiroki Nagasawa,Masakoto Kanezashi,Toshinori Tsuru
出处
期刊:Aiche Journal [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/aic.18863
摘要

Abstract Ammonia (NH 3 ) plays a vital role in fertilizer production, but an energy‐saving NH 3 production process compared to the Haber–Bosch process is urgently being developed. A catalytic membrane reactor (CMR) that integrates the reaction with a Ru (10 wt%)/Cs/MgO catalyst and the membrane separation with a sulfonated (3‐mercaptopropyl)trimethoxysilane (MPTMS) membrane in one unit was used for green NH 3 production at 300°C and 200–300 kPa. Consequently, the NH 3 mole fraction was greatly increased to 0.031–0.046 in the permeate side of the membrane, which is 10 times higher than 0.0028–0.0039 in a packed bed reactor, together with an improved conversion from ~0.5% to 6%–9%. Process simulation of the CMR was formulated, confirming that the simulated performance agreed with experiments. Process simulation and experimental results show that increasing the feed pressure and flow rate would decrease the NH 3 molar fraction in the permeate side of the membrane and conversion, since high pressures promote H 2 and N 2 permeation more than NH 3 .

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