تحلیل عددی فرآیند ریفرمینگ متان با بخار با کاتالیست‌های نیکل و رادیوم جهت تولید هیدروژن، گاز سنتز و کاهش پوشش سطحی کربن

چکیده مقاله

هیدروژن یکی از سوخت‌های پاک است. فرآیند ریفرمینگ بخار متان بالاترین بازدهی را در تولید هیدروژن دارد. دما، فشار، نسبت بخار به کربن ورودی و کاتالیست در انجام این فرآیند دارای اهمیت است. در تحقیق حاضر، یک حل عددی با استفاده از نرم‌افزار کانترا با پایتون، برای تولید گاز سنتز و هیدروژن به روش ریفرمینگ بخار متان در حضور کاتالیست نیکل و رادیوم ارائه می‌گردد. مدل‌سازی در محدوده گسترده دمایی K1300-600، نسبت بخار به کربن ۲-۴ و فشار ۲۵/0-۴ بار به‌منظور تعیین کاتالیست مناسب و بهترین محدوده برای تولید هیدروژن، گاز سنتز و کاهش پوشش سطحی کربن انجام می‌شود. همچنین، تبدیل متان برای مقایسه عملکرد دو کاتالیست نیکل و رادیوم ارائه می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که محدوده مناسب برای تولید هیدروژن در حضور کاتالیست نیکل محدوده K1100-1000، نسبت بخار به کربن 5/2-3 و فشار ۱-2 بار و برای کاتالیست رادیوم 7۰۰-8۰۰ کلوین، نسبت بخار به کربن ۳-۵/۳ و فشار ۱-2 بار است. بهترین بازه برای تولید گاز سنتز در حضور کاتالیست نیکل ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ کلوین، نسبت بخار به کربن 5/2-3 و فشار ۱-2 بار و برای کاتالیست رادیوم محدوده ۱0۰۰-۱۳۰۰ کلوین، نسبت بخار به کربن ۳-۵/۳ و فشار ۱-2 بار است. همچنین، کاتالیست رادیوم از نیکل در شرایط یکسان فعال‌تر می‌باشد؛ اما ازآنجاکه رسوب پوشش سطحی کربن روی بستر کاتالیست نیکل کمتر است، کاتالیست نیکل برای انجام فرآیند ریفرمینگ بخار متان پیشنهاد می‌شود.