A Simulation study of catalytic SO decomposition in heat exchanger reactor

熱交換型三酸化硫黄分解器の触媒層のシミュレーション

久保 真治  ; 田中 伸幸 ; 大橋 弘史 ; 金川 昭宏*; 今井 良行  ; 笠原 清司  ; 小貫 薫

Kubo, Shinji; Tanaka, Nobuyuki; Ohashi, Hirofumi; Kanagawa, Akihiro*; Imai, Yoshiyuki; Kasahara, Seiji; Onuki, Kaoru

三酸化硫黄分解は、多くの熱化学水素製造法に共通する化学反応である。この反応は触媒下で吸熱的に生じ、VHTRの熱利用系においては、所要熱は高温ヘリウムガスとの熱交換で供給される。三酸化硫黄分解器のサイズと触媒層形状を評価するため、本反応速度式を白金触媒を用いた実験データを解析して定式化するとともに、熱交換により駆動する触媒層の支配方程式である常微分方程式を数値的に積分した。これにより、分解ガスが触媒層出口でほぼ平衡反応率に達するために必要な、触媒層形状を表す代表長さ及び伝熱面積を明らかにした。

SO decomposition is common chemical reaction employed by thermochemical water-splitting cycles for hydrogen. This reaction proceeds endothermically in catalytic bed; in heat utilization system of the VHTR, needed heat is provided from high temperature helium gas by heat exchange. To specify sizes and shape of this reactor, the kinetics of SO decomposition reaction was formulated by a Pt catalyst experiments for primary simple and easy in engineering utilization; besides, the ordinary differential equation for catalytic bed, in which the kinetic and heat exchange were considered, were computed. The characteristics length which represented reactor shapes and the required heat transfer area were shown to attain nearly chemical equilibrium.