بررسی عددی عملکرد فرآیند تولید هیدروژن با بازگردانی محصولات گازی در ورودی راکتور

چکیده مقاله

با توجه به مسائل زیست محیطی، سوخت‌های پاک مانند هیدروژن مورد توجه هستند. از بین روش‌های مختلف تولید هیدروژن، برای کاهش امکان رسوب کربن طی فرآیند تولید هیدروژن، انجام فرآیند در محدوده‌ی دمای پایین‌تر، تبدیل بالای متان و همچنین از جهت مصرف انرژی، اکسیداسیون جزئی متان اهمیت دارد. در کار حاضر با شبیه‌سازی عددی فرآیند اکسیداسیون جزئی کاتالیستی متان در حضور کاتالیست Rh/Al2O3 در یک راکتور بستر ثابت جریان قالبی، اثرات بازگردانی درصدهای حجمی مختلف محصولات گازی در ورودی راکتور بر میزان تولید هیدروژن، تولید کربن‌مونواکسید و کربن‌دی‌اکسید برای دماهای مختلف (900-500 درجه سلسیوس) و نسبت‌های اکسیژن به متان ورودی برابر 4/0، 5/0، 6/0 و 7/0 بررسی می‌شود، و بر اساس آن دما و نسبت مناسب اکسیژن به متان ورودی طی فرآیند اکسیداسیون جزئی کاتالیستی متان مشخص می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که در تمام محدوده دمایی با افزایش درصد حجمی بازگردانی محصولات گازی، تولید هیدروژن و کربن‌مونواکسید افزایش و تولید کربن‌دی‌اکسید کاهش می‌یابد. برای بازگردانی محصولات گازی در ورودی راکتور انتخاب دمای 600 درجه سلسیوس، نسبت اکسیژن به متان ورودی برابر 5/0 مناسب است و با بازگردانی 50 درصد حجمی محصولات گازی در این نسبت اکسیژن به متان و دما، تولید هیدروژن و کربن‌دی‌اکسید حدود 30 درصد به ترتیب افزایش و کاهش می‌یابد.