مُصلح الميثان
مصلح الميثان هو جهاز يعتمد على الإصلاح بالبخار أو الإصلاح الحراري الذاتي أو الأكسدة الجزئية وهو نوع من التخليق الكيميائي الذي يمكنه إنتاج غاز الهيدروجين النقي من الميثان باستخدام محفز . هناك أنواع متعددة من المصلحين قيد التطوير ولكن الأكثر شيوعًا في الصناعة هي الإصلاح الحراري الذاتي (ATR) وإصلاح الميثان بالبخار (SMR). تعمل معظم الطرق عن طريق تعريض الميثان لمحفز (عادةً النيكل ) عند درجة حرارة وضغط مرتفعين.
الإصلاح بالبخار
تستخدم عملية الإصلاح بالبخار (SR)، والتي يشار إليها أحيانًا باسم إصلاح الميثان بالبخار (SMR)، مصدرًا خارجيًا للغاز الساخن لتسخين الأنابيب حيث يحدث تفاعل تحفيزي يحول البخار والهيدروكربونات الأخف مثل الميثان أو الغاز الحيوي أو المواد الخام للتكرير إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون (غاز التوليف). يتفاعل الغاز التوليفي بشكل أكبر لإعطاء المزيد من الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في المفاعل. تتم إزالة أكاسيد الكربون قبل الاستخدام عن طريق الامتصاص المتأرجح للضغط (PSA) باستخدام المناخل الجزيئية للتطهير النهائي. يعمل الامتصاص المتأرجح للضغط عن طريق امتصاص الشوائب من تيار الغاز التوليفي لترك غاز هيدروجين نقي.
- CH 4 + H 2 O (بخار) → CO + 3 H 2 ماص للحرارة
- CO + H 2 O (بخار) → CO 2 + H 2 طارد للحرارة
الإصلاح الحراري التلقائي
يستخدم الإصلاح الحراري الذاتي (ATR) الأكسجين وثاني أكسيد الكربون أو البخار في تفاعل مع الميثان لتكوين غاز التوليف . يحدث التفاعل في غرفة واحدة حيث يتأكسد الميثان جزئيًا. يكون التفاعل طاردًا للحرارة بسبب الأكسدة. عندما يستخدم الإصلاح الحراري الذاتي ثاني أكسيد الكربون، تكون نسبة H 2 : CO الناتجة 1:1؛ عندما يستخدم الإصلاح الحراري الذاتي البخار، تكون نسبة H 2 : CO الناتجة 2.5:1
يمكن وصف التفاعلات في المعادلات التالية، باستخدام CO 2 :
- 2 CH 4 + O 2 + CO 2 → 3 H 2 + 3 CO + H 2 O
وباستخدام البخار:
- 4 CH 4 + O 2 + 2 H 2 O → 10 H 2 + 4 CO
تتراوح درجة حرارة مخرج الغاز الاصطناعي بين 950 و1100 درجة مئوية ويمكن أن يصل ضغط المخرج إلى 100 بار . [1]
الفرق الرئيسي بين SMR وATR هو أن SMR يستخدم الأكسجين فقط عبر الهواء للاحتراق كمصدر للحرارة لإنشاء البخار، بينما يحرق ATR الأكسجين مباشرة. تتمثل ميزة ATR في أنه يمكن تغيير H 2 : CO، وهذا مفيد بشكل خاص لإنتاج بعض أنواع الوقود الحيوي من الجيل الثاني ، مثل DME الذي يتطلب نسبة 1:1 H 2 : CO.
الأكسدة الجزئية
الأكسدة الجزئية (POX) هي نوع من التفاعلات الكيميائية. تحدث عندما يتم احتراق خليط من الوقود والهواء بنسبة أقل من النسبة الطبيعية جزئيًا في جهاز الإصلاح، مما يؤدي إلى إنتاج غاز اصطناعي غني بالهيدروجين يمكن استخدامه بعد ذلك في مزيد من الاستخدامات.
المميزات والعيوب
إن التكلفة الرأسمالية لمحطات الإصلاح بالبخار باهظة الثمن بالنسبة للتطبيقات الصغيرة والمتوسطة الحجم لأن التكنولوجيا لا تتسع بشكل جيد. تعمل محطات الإصلاح بالبخار التقليدية عند ضغوط تتراوح بين 200 و600 رطل/بوصة مربعة مع درجات حرارة مخرج تتراوح بين 815 إلى 925 درجة مئوية. ومع ذلك، أظهرت التحليلات أنه على الرغم من أن تكلفة إنشائها أعلى، إلا أن المفاعلات الصغيرة المصممة جيدًا يمكنها إنتاج الهيدروجين بتكلفة أكثر فعالية من حيث التكلفة من المفاعلات الحرارية الحرارية للتطبيقات الأصغر. [2]
انظر أيضا
- الإصلاح التحفيزي
- الغاز الصناعي
- خلية وقود الميثانول المعدلة
- بروك
- الأكسدة الجزئية
- الإصلاح الحلقي الكيميائي والتغويز
مراجع
- ^ توبسو ATR
- ^ AIA: برنامج يحلل تكلفة إنتاج الهيدروجين – الأرشيف – ASSEMBLY
روابط خارجية
- Harvest Energy Technology, Inc. وهي شركة تابعة لشركة Air Products and Chemicals Incorporated
