شبیه‌سازی و بهینه‌سازی تولید هیدروژن به کمک فرایند گازسازی زغال سنگ

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران

3 گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران

چکیده

در این مطالعه، تولید هیدروژن با استفاده از فرایند گازسازی زغال‌سنگ در راکتور بستر متحرک شبیه‌سازی و بهینه‌سازی شده است. در این راکتور زغال‌سنگ از بالا و ترکیب گاز اکسنده و بخارآب از پایین به ‌صورت متقابل با جامد در تماس قرار گرفته و گاز حاصل از واکنش از بالای راکتور خارج می‌شود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی با مقادیر تجربی مربوط مقایسه شده است و دارای خطای نسبی میانگین 47/2% بوده که نشان‌گر دقت قابل قبول نتایج شبیه‌سازی می‌باشد. در ادامه اثرات دمای گاز ورودی، فشار راکتور، نسبت بخار آب به اکسیژن و زغال به اکسیژن بر روی بازده تولید هیدروژن بررسی شده است. گرچه آثاری در خصوص مدل‌سازی راکتور بستر متحرک گازسازی زغال به چاپ رسیده اما مطالعات پارامتریک محدودی جهت بررسی اثر متغیرهای مختلف روی عملکرد راکتور با زغال پیتزبورگ به عنوان خوراک در دسترس است. هم‌چنین در این مطالعه شبیه‌سازی با دمای مجزا برای گاز و جامد جهت تعیین دمای بیشینه‌ی دقیق فاز جامد، اعمال سینتیک تمام واکنش‌های ممکن، استفاده هم‌زمان از مدل‌های هسته کوچک‌شونده و حجمی در نواحی مختلف راکتور و در نظر گرفتن توزیع اجزای گاز در مرحله‌ی پیرولیز، صورت گرفته که این امر جهت یافتن هرچه دقیق‌تر ترکیب گاز محصول مفید می‌باشد. در نهایت، عملکرد راکتور برای تولید بیش‌ترین بازده تولید هیدروژن با استفاده از روش الگوریتم ازدحام ذرات بهینه‌سازی شده است. نتایج بهینه‌سازی نشان از افزایش 3/24 % بازده تولید هیدروژن نسبت به حالت پایه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 01 تیر 1400

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار