بررسی فرایند تولید هیدروژن به روش اکسیداسیون جزئی گاز طبیعی در یک مبدل غیر کاتالیسیتی بزرگ و مقایسه آن با فرایند رفرمینگ متان در مبدل کاتالیستی کوچک

Abstract

در قسمت اول این تحقیق مبدل گاز طبیعی غیر کاتالیستی به روش عددی مورد تحلیل قرار می گیرد. معادلات حاکم شامل معادله بقای جرم، بقای اجزا، بقای اندازه حرکت و بقای انرژی است. برای مدل کردن توربولانس از رهیافت RANS استفاده می شود. مکانیزم GRI - 1.2 که شامل 177 واکنش شیمیایی بنیادی است، برای محاسبه نرخ واکنش موجود در فرآیندهای اکسیداسیون گاز طبیعی بکار برده می شود. برای مدل کردن احتراق از مدل اتلافات ادی EDC بهره گرفته می شود. نتایج فاز اول تحقیق نشان می دهد که افزایش فشار تبدیلCH4 به هیدروژن را افزایش می دهد اما از فشار 3 MPa به بالا مقدار تولید هیدروژن تقریبا ثابت می ماند. همچنین اگر نسبت اکسیژن به گاز طبیعی تا 0.66 افزایش یابد، دما افزایش یافته و غلظت CH4 در گاز سنتز خروجی کاهش می یابد. در قسمت دوم تحقیق، یک مدل عددی سه بعدی ناهمگن پایا برای مطالعه فرایند رفورمینگ بخار گاز متان، مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج این قسمت از تحقیق نشان می دهد که با افزایش دمای ورودی لوله های گرم کننده، نسبت CH4/H2O به حدود 0.25 و تعداد لوله های تامین کننده گرما رفورمینگ متان افزایش می یابد. همچنین با مقایسه نتایج این شبیه سازی و تحقیقات تجربی موجود در این زمینه، می توان از نتایج این مطالعه برای توسعه مبدلهای صنعتی تولید کننده گاز هیدروژن استفاده کرد.