Methanation catalytic reactor

Storing renewable electricity in a natural gas grid is a new approach for seasonal storage. Using the existing natural gas infrastructure, a chemical energy source (methane) is stored efficiently, distributed and made available for use as required. Thus, the main step in the storage process is CO methanation. Modelling of an isothermal methanation catalytic reactor based on a kinetic scheme was carried out with Aspen plus™ software in a temperature range between 520 and 600 K and a H2/CO molar ratio of 3, in the presence of CO2 and steam. The model was validated by comparing simulation results with experimental ones. The maximum relative error is 10.87%. The effects of temperature, pressure and CO2 addition in feed gas (syngas) on CO conversion and the outlet gas composition were carefully investigated.

RésuméLe stockage de l’énergie renouvelable sous forme de gaz naturel est un nouveau concept pour le stockage saisonnier. La principale étape dans ce processus est la méthanation du CO. Dans ce travail, un réacteur isotherme à lit fixe de méthanation a été modélisé sous Aspen plus™ en intégrant les expressions cinétiques pour chaque réaction mise en jeu dans un intervalle de température compris entre 520 et 600 K, avec un rapport molaire H2/CO de 3 en présence de CO2 et de vapeur d’eau. Le modèle a été ensuite validé en comparant les résultats de la simulation avec les données expérimentales. L’erreur relative maximale est de 10,87 %. Une étude paramétrique a ensuite été réalisée afin d’évaluer l’influence de la température, de la pression et de la fraction molaire de CO2 à l’entrée du réacteur sur le taux de conversion de CO et la composition du gaz produit.