شبيه سازي و بهينه سازي فرآيند ريفرمينگ گازطبيعي با بخار آب و اصلاح مجدد جهت كاهش انتشار دي اكسيد كربن

Simulation and optimization of natural gas steam reforming and Bi-reforming process to reduce carbon dioxide emissions

در اين پژوهش مهار CO2 و تعيين نسبت مناسب هيدروژن به منو كسيد كربن مورد بررسي قرار گرفته است. محدوده دما و فشار عملياتي فرآيند به برتيب oC 525-850 و bar 12-18 مطابق با استانداردهاي موجود در منابع در نظر گرفته شد. مكان يابي جريان برگشتي جهت صرفه جويي اقتصادي و جلوگيري از هدر رفت گاز متان، و همچنين نسبت بخار آب به خوراك مناسب جهت انجام واكنش‌هاي ريفرمينگ با راندمان بالا مورد بررسي قرار گرفت. مدل ترموديناميكي انتخاب شده در اين پژوهش انطباق بسيار خوبي با داده‌هاي صنعتي با بيشينه انحراف 10% دارد. نتايج شبيه سازي نشان داد كه بهترين شرايط عملياتي براي مهار CO2، محدوده دمايي C°650-550 و و فشار bar 4/15 مي‌باشد. همچنين نسبت مناسب بخار آب به خوراك فرآيند سه در نظر گرفته شد. مكان مناسب براي ورود جريان برگشتي، راكتور شيفت مي‌باشد. در اين شرايط مهار CO2 به خوبي انجام مي‌شود و نسبت مناسب هيدروژه به منوكسيد كربن (29/2) به عنوان خوراك مناسب صنعت توليد الكل توليد مي‌شود.

Today, the use of fossil fuels is worrying due to the excessive increase of greenhouse gases, especially CO2. This issue has negative and irreversible effects on human health, the environment and the economy. The methane bi-reforming process which is a combination of steam reforming and dry reforming of methane, is a new and promising method to reduce CO2 emissions in synthesis gas production. In this study, CO2 inhibition and determining the appropriate ratio of hydrogen to carbon monoxide was investigated. The range of the operating temperature and pressure was 525-850°C and 12-18 bar according to the literature. The location of the recycle flow for economic savings and prevent wastage of methane gas, as well as the suitable ratio of steam to feed for high-efficiency reforming reactions were also investigated. The thermodynamic model selected in this study is very well adapted to industrial data with a maximum deviation of 10%. The simulation results showed that the suitable operating conditions for CO2 inhibition are temperature range of 550-650°C and pressure of 15.4 bar. Also, the appropriate ratio of steam to feed of process was considered as three. Water-gas shift reactor was a suitable location for recycle flow entry. Under these conditions, CO2 inhibition is well performed and the appropriate ratio of hydrogen to carbon monoxide (2.29) is produced as a suitable feed for the alcohol industry.