Dynamic analysis and simulation of a helium-heated steam reformer

Authors

  • Takeshi Miyasugi,

    1. Research and Development Center, Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co., Ltd., 13-3 Moriya-cho, Kanagawa-ku, Yokohama 221, Japan
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  • Shinichi Kosaka,

    1. Research and Development Center, Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co., Ltd., 13-3 Moriya-cho, Kanagawa-ku, Yokohama 221, Japan
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  • Akira Suzuki

    1. Research and Development Center, Chiyoda Chemical Engineering and Construction Co., Ltd., 13-3 Moriya-cho, Kanagawa-ku, Yokohama 221, Japan
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Abstract

This paper deals with the dynamic characteristics of a helium-heated heat-exchanger type steam reformer with catalyst tubes of industrial size. A nonlinear dynamic model was developed based on algebraic and ordinary differential equations which describe material, component and energy balances. This model was numerically linearized around an operating point. In addition, an auto-regressive model was obtained from experimental input-output data in which the inputs were perturbed simultaneously using pseudo-random binary sequences. Experimental data obtained by step and PRBS testing were used for comparison with the simulated responses. The comparison showed that the simulated responses agreed reasonably well with the experimental data.

Abstract

Le présent travail traite des caractéristiques dynamiques d'un réformeur de vapeur de type échangeur de chaleur chauffé à l'hélium, et comportant des tubes catalytiques de dimensions industrielles. On a établi un modèle dynamique non linéaire, basé sur des équations algébriques et des équations différentielles ordinaires, qui décrivent les bilans de matière et d'énergie; on a linéarisé ce modèle autour d'un point opératoire. On a obtenu, en outre, un modèle auto-régressif à partir de données expérimentales d'entrée et de sortie, pour lesquelles les entrées ont été soumises à des perturbations simultanées selon des séquences binaires pseudo-aléatoires. On a fait des essais expérimentaux avec des demandes échelons et avec des séquences binaires pseudo-aléatoires afin de faire des comparaisons avec les réponses simulées; la comparaison a indiqué que les réponses simulées concordaient raisonnablement bien avec les résultats expérimentaux.

Ancillary