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

Abstract

فرآیند رفرمینگ متان با بخار بالاترین بازدهی را نسبت به سایر روش‌های تولید هیدروژن دارد. نقش دما، فشار، نسبت بخار به کربن ورودی و کاتالیست دارای اهمیت است. در تحقیق حاضر، یک حل عددی با استفاده از نرم‌افزار منبع باز کانترا در محیط برنامه‌نویسی پایتون، برای تولید گاز سنتز و هیدروژن به روش رفرمینگ متان با بخار در حضور دو کاتالیست نیکل و رادیوم ارائه می‌گردد. مدل‌سازی در محدوده گسترده دمایی 600-1300 کلوین، نسبت بخار به کربن ۲-۴ و فشار 5/25-۴ بار به‌منظور تعیین کاتالیست مناسب و بهترین محدوده برای تولید هیدروژن، گاز سنتز و کاهش پوشش سطحی کربن انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که محدوده مناسب برای تولید هیدروژن در حضور کاتالیست نیکل و رادیوم بازه 10۰۰ تا ۱1۰۰ کلوین، فشار ۱-2 بار و نسبت بخار به کربن به ترتیب 2/5-3 و ۳-3/5 است. برای تولید گاز سنتز در حضور کاتالیست نیکل و رادیوم به ترتیب بازه ۱۲۰۰- ۱۳۰۰ و ۱1۰۰-۱۳۰۰ کلوین، نسبت بخار به کربن 2/5-3 و ۳-3/5 و فشار ۱-2 بار پیشنهاد می‌گردد. 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 رفرمینگ متان با بخار پیشنهاد می‌شود.