پديد آورندگان :
موسوي، شبير پژوهشگاه صنعت نفت - پژوهشكده گاز - گروه تبديلات گازي، تهران، ايران , ابراهيمي، هادي پژوهشگاه صنعت نفت - پژوهشكده گاز - گروه تبديلات گازي، تهران، ايران , زماني، يحيي پژوهشگاه صنعت نفت - پژوهشكده گاز - گروه تبديلات گازي، تهران، ايران
كليدواژه :
گاز سنتز , اكسيداسيون جزئي متان , چرخه شيميايي ريفرمينگ , تبديل CO2 , حامل اكسيژن پروسكايتي
چكيده فارسي :
گاز سنتز را مي‌توان از گاز طبيعي (يا متان) به كمك بخار يا اكسيژن توليد كرد. فرآيندهاي موجود از جمله ريفرمينگ كاتاليستي و خودگرمايي با مصرف انرژي و هزينه بسيار بالايي روبرو هستند. به‌عنوان يك فرآيند جايگزين، چرخه شيميايي ريفورمينگ داراي ويژگي‌هايي از قبيل عدم نياز به اكسيژن خالص، انتشار كم CO2 و يكپارچگي بهتر فرآيند است. در كار حاضر به منظور توليد گاز سنتز براي احياي حامل‌هاي اكسيژن پروسكايتي از متان در يك فرآيند چرخه شيميايي ديناميكي استفاده شده است و پس از آن، اكسيداسيون مجدد توسط CO2 و هوا انجام مي‌شود. حامل اكسيژن پروسكايتي به‌روش احتراقي ساخته شده و در سامانه رآكتوري بستر ثابت به‌صورت ديناميك آزموده شد. در رآكتور احياء در مدت زمان محدود، گاز سنتز توليد گرديد. ميزان CO2 توليدي در اين روش كمتر از 5% است كه در مقايسه با روش‌هاي معمول كمتر است. با ادامه واكنش احياء، هيدروژن خالص توليد شده اما كك نيز توليد مي‌گردد. بنابراين، احياي حامل اكسيژن به‌صورت ناقص انجام گرديد. براي جبران اكسيژن‌هاي مصرف شده، در بخش اكسيداسيون، ابتدا گاز گلخانه‌اي CO2 و پس از آن هوا به رآكتور تزريق گرديد. علاوه‌بر اين، سوزاندن كك‌هاي تشكيل شده نيز همزمان انجام مي‌گردد. نتايج نشان مي‌دهند كه تبديل متان به حدود 90% در مدت min 30 مي‌رسد. در min 17 ابتداي واكنش اكسيداسيون توسط CO2، بخش قابل توجه CO2 به CO تبديل مي‌گردد. در سيكل اكسيداسيون توسط هوا، براي بازيابي اكسيژن شبكه و سوختن كك حدود min 20 زمان نياز است. نتايج نشان مي‌دهد كه هم CO2 و هم هوا نه تنها قابليت سوزاندن و حذف كك را دارند بلكه تأمين‌كننده اكسيژن‌هاي از دست رفته شبكه هستند.
چكيده لاتين :
Syngas (a mixture of hydrogen and carbon monoxide) could be produced by natural gas (methane) with steam or oxygen. The current methods such as catalytic reforming and autothermal deal with high energy consumption and cost demands. As an alternative, chemical looping reforming could be used with versatile features such as no need of pure oxygen, low CO2 reduction and better process integration. In the current article, a dynamic chemical looping process is employed to produce syngas resulted in the reduction of a perovskite oxygen carrier from methane. After that, the re-oxidation is performed in two steps with both CO2 and Air. The perovskite catalyst, synthesized by combustion method, was tested in a fixed-bed reactor in a dynamic manner. In the reduction reactor, however, the syngas was produced in a limited time. The CO2 produced during the reduction was below 5%, which is lower than that of the common methods. By continuing the reduction reactions, a high amount of hydrogen is produced, but solid coke is formed too. Hence, the reduction is partially performed. To compensate the consumed oxygen of the perovskite lattice, at first, the greenhouse gas of CO2 is injected into the reactor, followed by oxidation by Air. Moreover, the coke removal (combustion) is performed during these two oxidation steps. The results show that, the methane conversion is reached to 90% during the first 30 min of the reduction. A vast majority of CO2 is converted to CO in only 17 min of the first oxidation step. In addition, the time that is required for air-re-oxidation to remove the cokes is equal to 20 minutes. Finally, according to the obtained results, both CO2 and Air could not only remove the formed solid carbon, but it also compensated the oxygen vacancies inside the lattice.
