تولید گاز سنتز به‌وسیله اکسیداسیون جزئی متان و تبدیل CO2 به‌روش چرخه شیمیایی

Abstract

گاز سنتز را می‌توان از گاز طبیعی (یا متان) به کمک بخار یا اکسیژن تولید کرد. فرآیندهای موجود از جمله ریفرمینگ کاتالیستی و خودگرمایی با مصرف انرژی و هزینه بسیار بالایی روبرو هستند. به‌عنوان یک فرآیند جایگزین، چرخه شیمیایی ریفورمینگ دارای ویژگی‌هایی از قبیل عدم نیاز به اکسیژن خالص، انتشار کم CO2 و یکپارچگی بهتر فرآیند است. در کار حاضر به منظور تولید گاز سنتز برای احیای حامل‌های اکسیژن پروسکایتی از متان در یک فرآیند چرخه شیمیایی دینامیکی استفاده شده است و پس از آن، اکسیداسیون مجدد توسط CO2 و هوا انجام می‌شود. حامل اکسیژن پروسکایتی به‌روش احتراقی ساخته شده و در سامانه رآکتوری بستر ثابت به‌صورت دینامیک آزموده شد. در رآکتور احیاء در مدت زمان محدود، گاز سنتز تولید گردید. میزان CO2 تولیدی در این روش کمتر از 5% است که در مقایسه با روش‌های معمول کمتر است. با ادامه واکنش احیاء، هیدروژن خالص تولید شده اما کک نیز تولید می‌گردد. بنابراین، احیای حامل اکسیژن به‌صورت ناقص انجام گردید. برای جبران اکسیژن‌های مصرف شده، در بخش اکسیداسیون، ابتدا گاز گلخانه‌ای CO2 و پس از آن هوا به رآکتور تزریق گردید. علاوه‌بر این، سوزاندن کک‌های تشکیل شده نیز همزمان انجام می‌گردد. نتایج نشان می‌دهند که تبدیل متان به حدود 90% در مدت min 30 می‌رسد. در min 17 ابتدای واکنش اکسیداسیون توسط CO2، بخش قابل توجه CO2 به CO تبدیل می‌گردد. در سیکل اکسیداسیون توسط هوا، برای بازیابی اکسیژن شبکه و سوختن کک حدود min 20 زمان نیاز است. نتایج نشان می‌دهد که هم CO2 و هم هوا نه تنها قابلیت سوزاندن و حذف کک را دارند بلکه تأمین‌کننده اکسیژن‌های از دست رفته شبکه هستند.