بررسي پارامترهاي موثر بر فرآيند ريفرمينگ خشك متان در يك بستر ثابت كاتاليستي

Investigation of Parameters Affecting of Process of Dry Methane Reformation in a Catalyst Fixedbed

در فرايند ريفرمينگ خشك متان مواد اوليه (متان و دي اكسيد كربن) گازهاي گلخانه ايي هستند و محصول، گاز سنتز با نسبت H2/COنزديك به يك است و به همين دليل فرآيندي مطلوب از نقطه نظر مواد اوليه و محصولات مي باشد. در تحقيق پيش رو سعي شده است تا مدل سازي ديناميكي و بهينه سازي فرايند ريفرمينگ خشك متان در بستر ثابت كاتاليستي با كمك نرم افزار كامسول در دماي 973كلوين وفشار اتمسفريك انجام شود و مدل استفاده شده بر مبناي كارEnefok Akpan et al به صورت تواني خواهد بود و واكنش با استفاده از قانون بقاي جرم و انرژي مورد مطالعه قرار خواهد گرفت. در ادامه به بررسي شرايط متفاوت فرآيند، پيش بيني محصولات واكنش و دسترسي به مقادير مطلوب در خروجي از راكتور با تغيير شرايط عملياتي پرداخته خواهد شود.موارد بررسي شده در تحقيق پيش رو شامل تغييرات فشار و پروفايل دما و همچنين تغييرات غلظت و كسر مولي مواد اوليه و محصولات در بستر راكتور در دماي ورودي 973 كلوين خواهد بود و به دليل اين كه تغيير دماي بسيار زيادي را در طول بستر شاهد هستيم از اين رو به جاي ثابت فرض كردن ضريب نفوذ براي اجزا از ضريب نفوذ دو جزئي مواد استفاده شده است. نتايج حاصل نشان مي دهند كه با افزايش دما از 873 به 973 كلوين ميزان تبديل متان در طول راكتور از 35% به 70% افزايش مي يابد همچنين با افزايش سرعت از 65/0 به 2/5 كيلومتر بر ساعت ميزان درصد تبديل متان حدودا 15% كاهش خواهد داشت. تغييرات دما نيز در طول راكتور روندي نزولي خواهد داشت. از نتايج حاصل با درصد اطمينان بالايي مي توان بهره جست در ضمن درصد خطاي متوسط نيز 3.2% گزارش شد

In the process of reforming the dry methane, the raw materials (methane and carbon dioxide) are greenhouse gases, and the product, the synthesis gas with a H2 / CO ratio is close to one and that is why it is a desirable process from the point of view of raw materials and products. In the present study, we have tried to perform dynamic modeling and optimization of the dry methane reformation process in a catalytic fixed bed with the help of Comsol software at 973 K and atmospheric pressure. And the Enefok Akpan et al model will be used as a power and the reaction will be studied using the mass and energy conservation law. In the following, we examine the different process conditions, predict reaction products, and access the optimal values at the outlet of the reactor by changing operating conditions. The issues examined in the present study include pressure variations and temperature profiles as well as changes in the concentration and molar fraction of raw materials and products in the reactor bed at an inlet temperature of 973 K. Because of the fact that there is a significant change in the temperature throughout the substrate, instead of constant assumption of the penetration coefficient for components of the two-component penetration coefficient is used. The results show that with increasing temperatures from 873 to 973 K, the conversion rate of methane during the reactor increases from 35% to 70%. Also, with increasing speed from 0.65 to 2.5 km / h, the methane conversion rate is about 15 % will decrease. Temperature changes will also be a downward trend along the reactor. The results can be obtained with high confidence, while the average error rate was 3.2%.