آنالیز تعادل ترمودینامیکی تولید هیدروژن از طریق فرایند ریفورمینگ خشک متان با استفاده از روش حداقل‌سازی انرژی آزاد گیبس

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 مهندسی شیمی، تربیت مدرس، تهران، ایران

3 استادیار گروه مهندسی شیمی،پلیمر و مواد مرکز آموزش عالی فنی و مهندسی بویین زهرا، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)

4 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله، آنالیز تعادل ترمودینامیکی فرایند ریفورمینگ خشک متان، به منظور افزایش میزان انتخاب‌پذیری هیدروژن، حذف کربن و تنظیم نسبت H2/CO، توسط نرم‌افزار اسپن‌پلاس انجام شد. محاسبات تعادلی با به‌کارگیری روش حداقل‌سازی انرژی آزاد گیبس صورت گرفت. تأثیر نسبت مولی CO2/CH4 (6-0)، فشار ( bar5/0- 20) و دمای واکنش (K1100-300) بر روی میزان تبدیل تعادلی، انتخاب-پذیری محصولات و تشکیل کربن ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که افزایش دما و کاهش نسبت مولی CO2/CH4 تاثیر مثبتی برروی میزان انتخاب‌پذیری هیدروژن دارد، به صورتی که در نسبت مولی کمتر از یک CO2 /CH4 و محدوده دمایی بالای K 1000، میزان انتخاب‌پذیری هیدروژن به مرز 100 درصد می‌رسد. در مقابل، با افزایش فشار در دمای ثابت، از میزان انتخاب‌پذیری هیدروژن کاسته می‌شود و این امر بیانگر تاثیر منفی فشار بر میزان انتخاب‌پذیری هیدروژن است. کربن اصلی‌ترین محصول جانبی نامطلوب فرایند ریفورمینگ خشک متان است که به منظور بهینه‌سازی شرایط عملیاتی، حذف آن ضروری است. در نسبت 6-1 = CO2/CH4، با افزایش دما و به‌ویژه در بازه دمایی K1000-300، میزان تشکیل کربن با سیر نزولی رو به کاهش است، اما با افزایش فشار، میزان تولید کربن روند صعودی دارد. علاوه‌بر این، تنظیم نسبت H2/CO گاز سنتز به منظور استفاده در فرایندهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت که می‌توان با تغییر نسبت CO2/CH4 و تغییرات فشار و دما به مقدار مطلوب رسید. نتایج حاکی از آن است که بازه دمایی K1100-1000، نسبت مولی 5/1-1 = CO2/CH4 و محدوده فشار bar 5/0 -1، شرایط عملیاتی بهینه برای تولید هیدروژن از طریق فرایند ریفورمینگ خشک متان است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 14 اسفند 1400

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار