Численное моделирование химических превращений водородсодержащих газов в микроканалах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.14, кандидат физико-математических наук Козлов, Станислав Павлович

• Козлов, Станислав Павлович
• кандидат физико-математических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Козлов, Станислав Павлович

Принятые обозначения.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Современное состояние исследований.

1.1. Химические превращения водород со держащих газов.

1.2. Кинетика каталитических реакций.„.

1.3. Тепломассообмен в микроканалах.

1.4. Численное моделирование химических превращений при течении смеси в микроканалах.

Выводы, постановка задач исследования.

Глава 2. Двумерная модель гетерогенных химических превращений в микроканале и методы ее численного решения.

2.1. Математическая постановка задачи гетерогенных химических превращений в микроканале.

2.2. Построение разностной схемы.

2.3. Используемые кинетики для моделирования химических превращений водородсодержащих газов.

2.4. Проверка точности и погрешность вычислений.

Выводы.

Глава 3. Кинетика каталитических реакций.

3.1. Методика получения кинетических параметров каталитической реакции на основе экспериментальных данных.

3.2. Кинетика паровой конверсии монооксида углерода.

Выводы.

Глава 4. Моделирование эндотермических каталитических реакций в микроканале.'.

4.1. Численные расчеты гидродинамики и тепломассообмена при химических превращениях метана и паров воды.

4.2. Влияние взаимной диффузии на процесс паровой конверсии водородсодержащих газов.

4.3. Сравнение с экспериментальными данными химических превращений метана и паров воды на родиевом нанокатализаторе.

4.4. Численные расчеты гидродинамики и тепломассообмена при химических превращениях метанола в среде паров воды.

4.5. Тепло- и массообмен при химических превращениях в микроканале.

Выводы.

Глава 5. Моделирование экзотермических каталитических реакций монооксида углерода и паров воды в микроканале.

5.1.Численные расчеты полей температур и концентраций компонент при химических превращениях монооксида углерода и паров воды при постоянной температуре.

5.2. Химические превращения монооксида углерода и паров воды в переменном поле температуры.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Численное моделирование химических превращений водородсодержащих газов в микроканалах»

Химические процессы получения водорода, связанные с протеканием каталитических реакций, широко распространенны в современной промышленности. К таким процессам относится каталитическое окисление метана, монооксида углерода, спиртов и легких углеводородов. Окислителем может служить водяной пар, двуокись углерода, кислород или смесь этих газов в различных пропорциях. Основной применяемый в настоящее время в промышленных масштабах путь переработки природного газа - его предварительная конверсия в смесь оксида углерода и водорода (синтез-газ). Количественный состав образующегося синтез-газа в зависимости от используемого окислителя различный: так при паровой конверсии метана получается синтез-газ состава СО:Нг = 1:3, в случае неполного окисления кислородом -смесь 1:2, и углекислотная конверсия метана дает смесь 1:1. Конверсия метана в синтез газ - одна из важнейших химических реакций, пригодная для промышленного получения водорода и обеспечения водородом процессов связанных с его потреблением, таких, как гидроочистка, гидрирование, гидрокрекинг, восстановление железа из окислов и т.д. Значительный интерес к этим реакциям связан с их использованием в топливных процессорах, при получении питающей смеси для топливных элементов. Для обеспечения водородом топливных элементов наиболее интересен процесс паровой конверсии метана, дающий максимальное количество водорода, так как последний производится не только из метана, но также из паров воды. Если полученный в результате паровой конверсии водород планируется использовать для питания топливных элементов, то требуется очистить его от монооксида углерода, так как последний является ядом для топливных элементов. Для уменьшения концентрации монооксида углерода в продуктах реакции и подготовки питающей смеси применяются последовательно высокотемпературная, и затем низкотемпературная паровая конверсия монооксида углерода в раздельных реакторах, что позволяет снизить долю монооксида до 1%, и последующие процессы тонкой очистки от СО (Минюкова Т.П., и др. 2005). 6

Монооксид углерода при этом доокисляется до углекислого газа, производя дополнительно еще водород. При использовании протонопроводящих мембран топливных элементов на основе полибензимидазола можно использовать водородное топливо с содержанием монооксида углерода до 3% без применения тонкой очистки (1л р., е1 а1. 2004).

Большой интерес представляет реализация процесса паровой конверсии метана на основе микроканальной технологии. По сравнению с разработанными ранее системами микроконверторы имеют меньшие эффективные длины переноса, что в значительной степени устраняет диффузионные ограничения и ускоряет скорости реакций. Малые размеры и блочная конструкция микрореакторов, дают возможность наращивать производительность при изменении числа блоков системы. Тепло и массообмен при химических превращениях на микромасштабе вырос в последнее время в важное поле исследований, так как процессы переноса на микромасштабе во многом определяют эффективность макроскопических систем.

Для того чтобы увеличить эффективность топливных элементов, каждый из компонентов должен быть оптимизирован. Важно оптимизировать рабочие параметры и геометрию риформеров, поскольку риформинг углеводородов должен проходить «на борту» и производить водород специально для портативных устройств. Численное моделирование является мощным инструментом помогающим понять основные явления, происходящие внутри каталитических реакторов. Моделирование каталитических превращений помогает понять характер взаимодействия реагирующего потока с каталитической поверхностью, и получить оптимальные параметры работы реактора, которые затем можно реализовать в эксперименте. Поэтому на начальном этапе для понимания процессов, протекающих при химических превращениях в микроканалах, необходимо проводить численное моделирование процессов происходящих в них.

Наличие математического описания химического реактора позволяет решать широкий круг задач, возникающих при оптимизации, как действующих объектов, так и вновь проектируемых. Для расчета и оптимизации промышленных реакторов и химико-технологических процессов очень важной является задача нахождения и получения кинетической модели гетерогенных каталитических реакций и ее параметров. Существенной частью математического описания каталитического реактора являются кинетические уравнения, дающие зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих компонентов, температуры и давления. В этой связи актуальна задача численного исследования гидродинамики и тепломассопереноса при химических превращениях с образованием водорода в микроканалах, а так же анализ и построение моделей, учитывающих физические механизмы, влияющие на гидродинамику, на тепло и массообмен при химических превращениях водородсодержащих газов.

Целью настоящей работы является численное исследование химических превращений водородсодержащих газов, активированных на стенках микроканала, развитие методов построения кинетики реакций, получение локальных характеристик тепло и массообмена при различных режимах каталитических реакций.

Достижение этой цели потребовало решения следующих задач:

1. Разработка методики определения кинетических параметров скоростей каталитических реакций на стенках.

2. Развитие метода численного решения задачи химических превращений газовой смеси в микроканале, учитывающей зависимость теплофизических параметров от состава смеси и температуры, при различных режимах подведения тепла к стенкам канала.

3. Исследование важности учета взаимной диффузии компонент смеси при химических превращениях в микроканале.

4. Исследование локального тепло и массообмена, включая начальный участок, при химических превращениях метана в среде паров воды в двумерном микроканале на основе численного решения полных уравнений Навье-Стокса для ламинарного многокомпонентного сжимаемого газа.

5. Исследование влияние внешнего подвода тепла теплового режима стенки на скорость химических превращений для комплексных гетерогенных каталитических реакций.

Научная новизна полученных результатов:

С использованием алгоритма наискорейшего спуска развита новая методика определения кинетических параметров каталитической реакции на основе обработки экспериментальных данных, что позволяет преодолеть ов-ражность при нахождении решения и ускорить время расчета. Определены кинетические параметры паровой конверсии монооксида углерода для нано-структурного катализатора.

Развит метод численного решения двумерных уравнений Навье-Стокса в микроканале для ламинарного течения многокомпонентного сжимаемого газа с переменными теплофизическими свойствами и комплексной кинетикой каталитических реакций на стенках.

Впервые получена детальная информация о структуре полей температуры, концентрации компонент смеси и скоростей реакций при химических превращениях метана и метанола в среде паров воды с образованием водорода, как для адиабатических условий, так и при внешнем подводе тепла.

Установлено, что взаимная диффузия компонент смеси оказывает влияние только на начальном участке и практически не влияет на концентрации компонент на выходе и конверсию водородсодержащих газов.

Впервые получено, что немонотонное изменение скоростей реакций, поперечных потоков тепла и компонент смеси по длине микроканала оказывает значительное влияние на локальные коэффициенты тепло- и массообмена.

Впервые разработаны методы управления эндотермическими химическими превращениями при паровой конверсии метана и метанола при изменении распределения внешнего теплового потока по длине микроканала.

Получена детальная информация о структуре полей температуры, концентрации компонент смеси и скоростей реакций при химических превращениях монооксида углерода в среде паров воды при до-обогащении смеси водоро9 дом, разработаны методы снижения концентрации монооксида углерода на выходе.

Автор защищает

1. Развитый метод получения кинетических параметров каталитической реакции в микроканале на основе экспериментальных данных.

2. Развитую методику численного моделирования химических превращений водородсодержащих газов в микроканале при различных режимах подвода тепла к стенкам каналам

3. Результаты численного исследования химических превращений метана и метанола в среде паров воды с образованием водорода, методы управления скоростью реакций при изменении режима внешнего подвода тепла.

4. Результаты численного исследования влияния взаимной диффузии компонент смеси на химические превращения метана в среде паров воды.

5. Результаты численного исследования локальных характеристик тепло-и массообмена в микроканале при каталитических превращениях водородсодержащих газов.

6. Результаты численного исследования химических превращений монооксида углерода в среде паров воды при до-обогащении смеси водородом, методы управления степенью химических превращений при изменении температурного режима стенок микроканала.

Достоверность предложенных методов и полученных результатов обеспечивается' строгостью постановок задач и математических методов их решения, анализом различных модельных и тестовых задач, сопоставлением полученных результатов с теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Практическая ценность работы определяется тем, что разработанные методы математического моделирования позволяют решать широкий круг задач, возникающих при оптимизации как действующих микроканальных реакторов, так и вновь проектируемых. Полученные результаты могут служить научно-методическим основанием для обоснования рациональных конструктивно-технологических решений при проектировании и изготовлении микроканальных компактных систем получения водорода.

Данная работа выполнена в лаборатории многофазных систем Института теплофизики СО РАН. В диссертации лично соискателем получена методика определения кинетических параметров гетерогенной реакции в микроканале, развита методика численного моделирования химических превращений водородсодержащих газов в микроканале при различных режимах подведения тепла к стенкам канала и проведено численное исследование взаимосвязи физико-химических и диффузионных процессов на локальные характеристики тепло и массообмена при каталитических превращениях водородсодержащих газов в микроканале.

Апробация работы

XXVIII Сибирский теплофизический семинар (Новосибирск, 2005); XL III Международная научная студенческая конференция «Студент и научно технический прогресс» (Новосибирск, 2005); 4 Российская национальная конференция по теплообмену (Москва, 2006); Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2006» (Новосибирск, 2006); Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2007» (Новосибирск, 2007); XLV Международная научная студенческая конференция «Студент и научно технический прогресс» (Новосибирск, 2007); The 14th International Congress on Catalysis (ICC 14) (Korea, 2008); X Всероссийская школа - конференция молодых учёных (Новосибирск, 2008); Всероссийская научно-техническая конференция «Наука. Промышленность. Оборона» - (Новосибирск, 2008); 3 Международная конференция «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2008); XVII Школа семинар молодых ученых под руководством академика Леонтьева А.И (Жуковский, 2009); Международный научный конгресс «ГЕО-Сибирь-2009» (Новосибирск, 2009); VII Всероссийская конференция «Горение твердого топлива» (Новосибирск, 2009); Geosiberia-2010 п

Novosibirsk, 2010); Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей (Новосибирск, 2010). По результатам работы опубликовано 20 печатных работ, из них 3 в перечне ВАК.

Заключение диссертации по теме «Теплофизика и теоретическая теплотехника», Козлов, Станислав Павлович

Выводы

На основе численного моделирования развиты методы управления экзотермическими химическими превращениями в микроканалах при изменении профиля температуры. В результате выполненных расчетов получена детальная информация о структуре концентрационных полей в микроканале при реакции паровой конверсии монооксида углерода. Результаты проведенных расчетов свидетельствует об интенсивных химических превращениях в микроканале. При малых температурах степень конверсии моноксида углерода мала, так как малы скорости реакции и при данных рабочих параметрах окись углерода не успевает прореагировать. При больших температурах термодинамическое равновесие является ограничивающим фактором и тормозит протекание химических превращений, вследствие того, что равновесие достигается при меньших степенях конверсии. При линейноспадающем по длине микроканала профиле температуры можно получить степени конверсии значительно большие, чем можно было получить при начальной температуре реактора. Проведенные расчеты показали, что при различных входных температурах смеси кривая зависимости конверсии от выходной температуры имеет максимум. При заданной на входе температуре смеси реактора 480 С, оптимальным температурным режимом работы микроканального реактора является линейноспадающий профиль температуры с температурой на выходе 250 С. При этом содержание монооксида углерода на выходе уменьшается до 0.8% по сравнению с 2.7% для постоянной температуры стенки, и доля водорода в сухом газе возрастает до 88.7%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Развита новая методика определения кинетических параметров каталитической реакции на основе обработки экспериментальных данных, основанная на объединении алгоритма наискорейшего спуска, являющегося развитием метода Дэвидона-Флетчера-Пауэлла с численным методом определения градиентов минимизируемой функции, что позволяет преодолеть медленную сходимость при нахождении решения. Определены кинетические параметры паровой конверсии монооксида углерода для наноструктурного катализатора.

Развит метод численного решения двумерных стационарных уравнений Навье-Стокса для ламинарного течения многокомпонентного сжимаемого газа с переменными теплофизическими свойствами в микроканале и комплексной кинетикой каталитических реакций на стенках. Исключение давления из числа независимых переменных с помощью введения функции тока и завихренности решает проблему обусловленности алгебраических систем.

Впервые получена детальная информация о структуре полей температуры и концентраций компонент смеси при химических превращениях метана, метанола и монооксида углерода в среде паров воды с образованием водорода. Установлено, что особенностью химических превращений в микроканале является высокая однородность полей температур и концентраций компонент в поперечном сечении и подавление внешних диффузионных ограничений, что позволяет эффективно управлять скоростями реакций при изменении теплового режима стенок.

Установлено, что взаимная диффузия компонент смеси оказывает влияние только на начальном участке и практически не влияет на концентрации компонент на выходе и конверсию водородсодержащих газов. Это позволяет использовать в расчетах равные коэффициенты диффузии для компонент смеси.

Установлено, что немонотонное изменение скоростей реакций, поперечных потоков тепла и компонент смеси по длине микроканала оказывает значительное влияние на локальные коэффициенты тепло- и массообмена. По

112 лучено, что для больших скоростей смеси аналогия тепломассообмена выполняется достаточно точно, а при малых скоростях нарушается из-за совместного влияния продольного переноса и особенностей граничных условий для тепловой и диффузионной задач.

Развиты методы управления эндотермическими и экзотермическими химическими превращениями при изменении теплового режима в микроканале. Установлено, что наибольшая интенсификация химических превращений при паровой конверсии метана и метанола имеет место для линейно-спадающего по длине теплового потока. Получено влияние профиля температуры в микроканале на скорость химических превращений при паровой конверсии монооксида углерода, определен спадающий по длине профиль температуры, при котором концентрация монооксида углерода снижается до 1%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Козлов, Станислав Павлович, 2010 год

1. Арутюнов B.C., Крылов О.В., (1998), Окислительные превращения метана. М.: Наука.

2. Атрощенко В.И., Раман Ш.К., Звягинцев Г.Л., (1970), Исследование кинетики процесса конверсии метана водяным паром под давлением. Химическая промышленность, № 1, С. 36.

3. Бобров H.H., (2006), Промышленный катализ в лекциях / Отв. ред. A.C. Носова. М.: Калвис, С. 41-76.

4. Бобров H.H., Боброва И.И., Собянин В.А., (1993), Кинетика и катализ. Т. 34, № 4 стр. 686.

5. Варгафтик Н. Б., (1972), Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука.

6. Визель Я.М., Зырянов С.И., Игумнов B.C., Мостинский И.Л.,(1981) Теплообмен при течении эндотермически реагирующего газа через засыпку в обогреваемой трубе. Теплофизика высоких температур. Том 19, № 5, стр. 983-990

7. Визель Я.М., Игумнов B.C., (1979) Распределение температуры при каталитической конверсии метана в обогреваемой трубе. Теплофизика высоких температур. Том 17, № 1, стр. 213-216

8. Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г., (1981), Химия каталитических процессов. М.: Мир.

9. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М., (1985), Практическая оптимизация. М.: МИР.

10. Зыскин А.Г., Аветисов А.К., Кучаев В.Л., Шапатина E.H., Христиансен Л., (2007), Моделирование Кинетики сложных гетерогенных каталитических реакций в условиях диффузионного торможения // Кинетика и Катализ, Т. 2, № 3, С. 357-364.

11. Кузнецов В.В., Витовский О.В., Гасенко O.A., (2010) Управление реакциями получения водорода при паровой конверсии на микро и нано масштабах. Сборник трудов РНКТ Москва.

12. Курганов В.А., Зейгарник Ю.А., Иванов Ф.П., Маслакова И.В., Мартынов С.Б., (1998), Охлаждение теплонапряженных поверхностей химически реагирующими газами // Сборник. Теплообмен в современной технике. М.

13. Макаршин JI.JL, Пармон В.Н., (2006), Микроканальные каталитческие системы для водородной энергетики // Российский химический журнал, Т. L, № 6, С. 19-25.

14. Минюкова Т.П., Итенберг И.Ш., Демешкина М.П., Штерцер Н. В., Юрьева Т.М. (2005), Селективное метанирование монооксида углерода для очистки водорода для топливных элементов, Химия в интересах устойчивого развития, 13 стр. 793-796

15. Островский Г.М., Волин Ю.М., (1967), Методы оптимизации химических реакторов. М.: Химия.

16. Петухов Б.С., (1967), Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия.

17. Саттерфилд Ч., (1984), Практический курс гетерогенного катализа, М.: Мир.

18. Фадеев С.И., Шигаров А.Б., Кириллов В.А., Кузин H.A., (2006), Численное исследование математической модели каталитического топливного процессора со спутной подачей окислительного и конверсионного потоков.

19. Сибирский журнал индустриальной математики, Т 10, № 4 (28) стр. 146158.

20. Хоменко А. А., Апельбаум JI.O. Шуб Ф.С. и др., (1971), Кинетика реакции метана с водяным паром и обратимой реакции гидрирования окиси углерода на поверхности никеля, кинетика и катлиз, Т 12, С. 423.

21. Шапиро Р.Н., (1985), Каталитический риформинг бензинов. Химия и технология. JI.

22. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г., (1985), Химия и технология нефти и газа. JL: Химия.

23. Adris A.M., Pruden В.В., Lim С J., Grace J.R., (1996), On the reported attempts to radically improve the performance of the steam methane reforming reactor. The Can. J. Chem. Eng. 74 (2) ppl76-186.

24. Ahmed S., Krumpelt M., (2001), Hydrogen from hydrocarbon fuels for fuel cells, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 26, No.4. pp. 291-301.

25. Ashok, S.P., Terry, G.D., Nicholas, S., et al. (2004). Portable fuel cell systems for America's army:technology transition to the field. Journal of Power Sources 136: 220-225.

26. Asprey S.P., Wojciechowski B.W., Peppley B.A. (1999) Kinetic studies using temperature-scanning: the steam-reforming of methanol Applied Catalysis A: General. Vol. 179 pp 51-70.

27. Balasubramanian В., Ortiz A.L., et al., (1999), Hydrogen from methane in a single-step process, Chem. Eng. Sci., 54: pp. 3543-3552.

28. Bird R.B., Stewart W.E., Lightfoot E.N., (2002) Transport Phenomena, Jonh Wiley and Sons,

29. Bobrova I.I., Bobrov N.N., Davydov A.A., (1995), Catal. Today, Vol. 24, № 3, pp. 429-439.

30. Brown L.F., (2001), A comparative study of fuels for on-board hydrogen production for fuel-cell-powered automobiles, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 26, No.4, pp. 381 397.

31. Chaniotis A.D., Poulikakos D., (2005), Modeling and optimization of catalytic partial oxidation methane reforming for fuel cells, Journal of Power Sources, pp. 184-193.

32. Chia-Jung Hsu, (1971), An exact analysis of low peclet number thermal entry region heat transfer in transversely nonuniform velocity fields, AIChE Journal, V. 17, pp. 732-740.

33. Chilton T.H., Colburn A.P., (1934), Mass transfer adsorption coefficients, Industrial and Engineering Chemistry, V. 26, pp. 1183-1187.

34. Choi S.B., Barron R.F., Warrington R.O., (1991), Fluid flow and heat transfer in microtubes, Micromech. Sensors Actuat. Syst. ASME DSC 32, pp. 123-134.

35. Deutschmann O., Schmidt L.D., (1998), Modeling the partial oxidation of methane in a short-contact- time reactor, Aiche Journal, V. 44, № 11, pp. 24652477.

36. Ehrfeld W., Hessel V., Lowe H., (2000), Microreactors: New technology for modern chemistry, VCH/Wiley, Weinheim, Germany.

37. Fedorov A.G., Viskanta R., (2000), Three-dimensional conjugate heat transfer in the microchannel heat sink for electronic packaging, International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol 43,' № 3, pp. 399-415 .

38. Fiedler E, Grossman G, Kersebohm B, Weiss G, Witte C (1990). Methanol. In: Elvers B, Hawkins S, Schulz G, editors. Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry, vol. A16, 5th ed. Weinheim, Germany: VCH Verlagsgesellschaft, pp.465-86.

39. Fletcher R., Powell M.J.D., (19.63), A rapidly convergent descent method for minimization, Computer J., V. 6, N. 2, pp. 163-168.

40. Frauhammer J., Eigenberger G., et. al., (1991), A new reactor concept for endo-thermic high-temperature reactions, Cheml. Engng. Sei., Vol. 54, pp. 36613670.

41. Froment G.F., Bischoff K. (1990) Chemical Reactor Analysis and Design. 2nd ed. New York: Wiley.

42. Fuller E. N.; Schettler, P. D.; Giddings, J. C. (1966) A New Method for the Prediction of Gas Phase Diffusion Coefficients, Ind. Eng. Chem. Vol. 58. №5 pp. 19-27

43. Gavriilidis A., Angeli P., Cao E., Yeong K.K., Wan Y.S.S., (2002), Technology and Applications of Microengineered Reactors. Chemical Engineering Research and Design, 80, pp. 3-30.

44. Germani G., Schuurman Y., (2006), Water-gas shift reaction kinetics over ¡i-structured Pt/Ce02/A1203 catalysts, AIChE, Vol.52, No. 5, pp 1806-1813.

45. GrenobleD.C., Estadt M.M., Ollis D.F. (1981) The Chemistry and Catalysis of the Water Gas Shift Reaction. 1. The kinetics over Supported Metal Catalysts. J. Catal. 67 pp. 90-102

46. Groppi G., Belloli A., Tronconi E., et al., (1995), Comparisons of lumped and distributed models of monolith catalyst in hybrid combustors for gas turbines, Chemical Engineering Science. 50, pp 2705-2715.

47. Hayes R.E., Kolaczkowski S.T., (1994), Mass and heat transfer effects in catalytic monolith reactors, Chemical Engineering Science, Vol. 49, Iss 21, pp. 3587-3599.

48. Heinzel A., (2002), Reforming of natural gas hydrogen generation for small scale stationary fuel cell systems, Journal of Power Sourcesl05, pp. 202-207.

49. Hessel V., Hardt St., Lowe H., (2004), Chemical micro process engineering, Wiley/VCH, Weinheim, Germany.

50. Hickman D.A., Schmidt L.D., (1993), Steps in Ch4 oxidation on Pt and Rh surfaces high-temperature reactor simulations, AIChE J., Vol. 39, No. 7, pp. 1164-1177.

51. Hoang D. L., Chan S. H., (2004), Modeling of a catalytic autothermal methane reformer for fuel eel applications, Applied Catalyst A: General 268, pp. 207216.

52. Hoang D.L., Chan S.H., Ding O.L., (2005), Kinetic and modeling study of methane steam reforming over sulfide nickel catalyst on a gamma alumina support, Chemical Engineering Journal 112, pp. 1-11.

53. Hou K.H., Hughes R., (2001), The Kinetics of Methane Steam Reforming over a Ni/-A1203 Catalyst, Chemical Engineering Journal, V. 82, pp. 311-328.

54. Jensen K.F., (2001) Microreaction engineering — is small better? Chem. Eng. Sei. Vol. 56 Iss. 2 pp. 293-303.

55. Jiang C.J., Trimm D.L., Wainwright M.S., (1993), Kinetic mechanism for the reaction between methanol and water over a Cu-Zn0-A1203 catalyst. Applied Catalysis A 97: 145-158.

56. Jiang-Tao Liu, Xiao-Feng Peng, Wei-Mon Yan, (2007), Numerical study of fluid flow and heat transfer in microchannel cooling passages, International Journal of Heat and Mass Transfer, V. 50, pp. 1855-1864.

57. Judy J., Maynes D., Webb B.W., (2002), Characterization of frictional pressure drop for liquid flows through microchannels, Int. J. Heat Mass Transfer Vol. 45, Iss. 17 pp 3477-3489.

58. Katsuki Kusakabe, Shigeharu Morooka and Hideak Maeda, (2001), Development of a microchannel catalytic reactor system, Korean J. Chem. Eng. Vol. 18, N3, pp. 271-276.

59. Keiski R.L., Desponds O., Chang Y.F., Somorjai G.A., (1993), Kinetics of the water-gas shift reactions over several alkane activation and water-gas shift catalysts, Applied Catalysis, A: General. 101, pp 317-338.

60. Khinast J.G., Bauer A., Bolz D., and Panarello A., (2003) Mass-transfer enhancement by static mixers in a wall-coated catalytic reactor, Chem.Eng.Sci. 58, 3 pp 1063-1070

61. Kirtland J.D., McGraw G.J. and Stroock A.D. (2006) Mass transfer to reactive boundaries from steady three-dimensional flows in microchannels. Phys. Fluids Vol. 18 № 7. 073602.1-073602.13

62. Kolb G., Hessel V., (2004), Micro-structured reactor for gas phase reaction, Chem. Eng. Journal, Vol. 98, pp. 1-38.

63. Krumpelt M., Krause T.R., et al., (2002), Fuel processing for fuel cell systems in transportation and portable power applications, Catalysis Today 77, pp. 3-16.

64. Kumar R., Ahmed S., Krumpelt M., (1996), The low temperature partial-oxidation reforming of fuels for transportation fuel cell systems, Fuel Cell Seminar Abstracts, Nov. 17-20, Orlando, FL, pp. 750-753.

65. Kusakabe R., Morooka S., Maeda H., (2001), Development of a microchannel catalytic reactor system, Korean J. Chem. Eng, Vol. 18, N 3, pp. 271-276.

66. Ma L., Trimm D.L., (1996), Alternative catalyst bed configurations for the au-tohermic conversion of methane to hydrogen, Appl. Catalysis A: General 138, pp 265-273.

67. Mason E.A., Saxena S.C., (1958), Formula for the thermal conductivity of gas mixtures, The Physics of Fluids, V. 1, pp. 361-369.

68. Mazanec T., (2003), MicroChannel technology for gas to liquids conversion, Pe-trochem. Gas Process, pp. 149-153.

69. Mhadeshwar AB, Vlachos DG.( 2005) Is the water-gas shift reaction on Pt simple? Computer-aided microkinetic model reduction, lumped rate expression, and rate-determining step. Catal Today.; 105 pp. 162-172.

70. Moe J.M., (1962), Design of water-gas shift reactors, Chem Eng Progr, pp 3336.

71. Palm B., (2001), Heat transfer in microchannels, Microscale Thermopys, pp. 155-175.

72. Pease R.F.W.,Tuckerman D.B., (1981), High-performance heat sinking for vlsi. IEEE Electron Device Lett. Vol. EDL-2 №5 pp. 126-129

73. Pedernera M.N., Pina J., Borio D.O., Bucala V., (2003), Use of a heterogeneous two-dimensional model to improve the primary steam reformer performance, Chemical Engineering Journal 94, pp. 29-40.

74. Peng X.F., Peterson G.P., (1996), Convective heat transfer and flow friction for water flow in microchannel structures, IntJ.Heat and Mass Transfer Vol. 39 Iss.l2pp 2599-2608

75. Peng X.F., Peterson G.P., Wang B.X., (1994a), Frictional flow characteristics of water flowing through microchannels, Exp. Heat Transfer, pp. 249-264.

76. Peng X.F., Peterson G.P., Wang B.X., (19946), Heat transfer characteristics of water flowing through microchannels, Exp. Heat Transfer, pp. 265-283.

77. Peppley B.A., Amphlett J.C., Kearns L.M., Mann R.F., (1999), Methanol-steam reforming on Cu/Zn0/A1203 catalysts. Pt. 2. A comprehensive kinetic model, Appl. Catalysis A., Vol. 179, No. 1, pp. 31-49.

78. Pfeifer P., Kolbl A., Schubert K., (2005), Kinetic investigations on methanol steam reforming on PdZn catalysts in microchannel reactors and model transfer into the pressure gap region, Catalysys Today, Vol. 110, pp. 76-85.

79. Pfeifer, P., Schubert, K., Liauw, M.A., Emig G. (2004). PdZn catalysts prepared by washcoating microstructured reactors. Applied Catalysis A: General-Vol 270, Iss 1-2, Pages 165-175

80. Phillips R.J., (1987), Forced convection, liquid cooled, microchannel heat sinks, MS Thesis, Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA.

81. Popescu J.R., Welty D., Pfund D., (2002), Thermal measurements in rectangular microchannels, in: Proceedings of IMECE 2002, IMECE 2002-32442.

82. Qu W., Mudawar I., (2002), Experemental and numerical study of pressure drop and heat transfer in a single-phase microchannel heat sink, Int. J. Heat Mass Transfer 45, pp. 2549-2565.

83. Ratnasamy C, Wagner, (2009), Water Gas Shift Catalysis. Catalysis Rewies 51. pp. 325-440.

84. Reid R.C., Sherwood T.K., (1966), The Properties of Gases and Liquids. New York: McGraw-Hill.

85. Rohsenow W.M., Hartnett J.P., Ganic E.N., (1985), Handbook of heat transfer applications, Second Edition.

86. Rosen M.A., (1991), Thermodynamic investigation of hydrogen-production by steam methane reforming, International Journal of Hydrogen Energy 16, pp. 207-217.

87. Rostrup-Nielsen J. R., Trimm D.L., (1977), Mechanisms of carbon formation on nickel-containing catalysis, Journal of Catalysis 48, pp. 155-165.

88. Rostrup-Nielsen J.R., (1984), Catalytic steam reforming, New York, SpringerVerlag.

89. Rostrup-Nielsen-J.R., (1-993),^Production of synthesis gas. Catal. Today, Vol 18. Iss 4, pp. 305-324.

90. Rouge, A., Spoetzl, B., Schenk, S., et al. (2001). MicroChannel reactors for fast periodic operation: the catalytic dehydration of isopropanol. Chemical Engineering Science. Vol.56: 1419-1427.

91. Shah R.K., London A.L., (1978) Laminar Flow Forced Convection in Ducts: A Source Book for Compact Heat Exchanger Analytical Data, Academic Press, New York

92. Shubert K, Bier W., Linder G., Seidel D., (1989), Chem. Ing. Tech., Vol. 61, pp. 172-173.

93. Song C., (2002), Fuel Processing for low temperature and high temperature fuel cells: Challenges and Opportunities for sustainable development in the 21st century. Catalysis Today,77 (1-2), pp 17-49.

94. Spatenka S., Fila V., Bernauer B., Fulem J., Germani G., Schuurman Y. (2005) Modelling and simulating of microchannel catalytic wgs reactor for an automotive fuel processor. CI&CEQ Vol 11. pp 143-151

95. Tonkovich A.Y., Perry S., Wang Y., Qiu D., LaPlante T. and Rogers W.A., (2004), MicroChannel process technology for compact methane steam reforming, Chemical Engineering Science, V. 59, pp. 4819-4824.

96. Tonkovich A.Y., Yang Bin, Perry S., Fitzgerald Sean P. and Wang Y., (2007), From seconds to milliseconds through tailored microchannel reactor design of a steam methane reformer, Catalysis Today, Vol. 120, pp. 21-29.

97. Tonkovich A.Y., Zilka J.L., LaMont M.J., Wang Y., Wegeng R.S., (1999), MicroChannel reactors for fuel processing applications. I. Water gas shift reactor, Chem. Eng. Sci. 54 (13-14), pp. 364-371.

98. Trimm D.L., (1999), Catalysts for the control of coking during steam reforming, Catalysis Today. Vol. 49 pp. 3-10.

99. Trimm D.L., (2005), Minimization of carbonmonooxide in a hydrogen stream for fuel cell application, Applied Catalysis A. Vol. 296 pp. 1-11.

100. Trimm D.L., Onsan Z.I., (2001), Onboard fuel conversion for hydrogen-fuel-celldriven vehicles, Catalysis Reviews. Vol.43 (1&2) pp. 31-84.

101. Venkataraman K., Wanat E.C., Schmidt L.D., (2003), Steam Reforming of Methane and Water-Gas Shift in Catalytic Wall Reactors, AIChE Journal, Vol. 49, No. 5 pp. 1277-1284.

102. Wang Y., Chin Y., Rozmiarek R.T., Johnson B.R., Gao Y., Watson J.M., Ton---- - kovich A.Y., Vanderwiel D.P.,(2004), Highly active and stable Rh/Mg0A1203catalysts for methane steam reforming, Catal. Today 98 (4), pp. 575-581.

103. Wheeler C., Jhalani A., Klein E.J., Tummala S., Schmidt L.D., (2004), The water-gas-shift reaction at short contact times, Journal of Catalysis, pp 191 -199.

104. Wilke C.R., (1950), Viscosity equation for gas mixtures, Journal of Chemical Physics, V. 18, pp. 517-519.

105. Won, J.Y., Jun, H.K., Jeon, M.K., et al. (2006). Performance of microchannel reactor combined with combustor for methanol steam reforming. Catalysis Today, Vol. Ill pp. 158-163.

106. Xu B., Ooi K.T., Wong N.T., Choi W.K, (2000), Experemental investigation of flow friction for liquid flow in microchannels, Int. Comm. Heat Mass Transfer 27, pp.1165-1176.

107. Xu J.G., Froment G.F., (1989), Methane Steam Reforming, Methanation and Water-Gas Shift. Intrinsic Kinetics, AIChE Journal, V. 35(1), pp. 88-96.

108. Yu Xinhai, Shan-Tung, Wang Zhendong, Huang Huajiang, (2008), Investigation on methanol steam reforming in a micrachannel reactor by experiments and mathematical model analysis, International Journal of Green Energy 5: 281—

109. Zhang X. R., Pengfei Shi, Jianxi Zhao, Mengyue Zhao and Chuntao Liu (2004) Production of hydrogen for fuel cells by steam reforming of methanol on Cu/Zr02/A1203 catalysts. Fuel Processing TechnologyVol 83, Iss 1-3, pp 183192296.