مطالعه پارامترهای موثر بر بازدهی راکتور کاتالیستی ریفورمینگ بخار آب

ریفورمینگ بخار، فرآیندی برای تولید هیدروژن یا دیگر محصولات مفید از سوخت های هیدروکربنی است. این فرآیند در یک دستگاه که ریفورمر نامیده می شود انجام می گیرد به اینصورت که بخار آب در دمای بالا با سوخت هیدروکربنی واکنش می دهد. به علت طبیعت گرماگیر واکنش های ریفورمینگ، گرمای درون راکتور بوسیله کوره و یا گرمایش الکتریکی تأمین می شود، بنابراین راکتور و ذرات کاتالیست در معرض گرادیان دمایی شعاعی و محوری قابل توجهی قرار دارد. معادلات انتقال جرم و انتقال حرارت کوپل شد و برای هر دو جریان فاز و جریان درون قرص های کاتالیست حل شد. نتایج نشان داد که عملکرد راکتور ریفورمینگ به شدت متأثر از دما، فشار و نسبت بخار آب به متان است. در این کار تأثیر عوامل مختلف از جمله نسبت بخار آب به متان، دمای مخلوط گاز ورودی به راکتور، فشار، انتخاب پذیری منواکسید کربن و تخلخل بستر بر عملکرد راکتور بررسی و نیز تأثیر دماهای مختلف در محدوده دمایی 873 تا 1073 کلوین روی تبدیل متان و بازده هیدروژن ارزیابی شد. شرایط مناسب برای تولید هیدروژن زیاد، بازدهی بالای ریفورمینگ و غلظت تقریباً پایین منواکسید کربن در نسبت بخار آب به کربن 5/3 و دمای حدود k 1073 تعیین شد. در ادامه طرح جدیدی برای لوله کاتالیستی ریفورمینگ بخار ارائه و مورد ارزیابی قرار گرفت به اینصورت که در محور لوله ی کاتالیستی یک حفره ایجاد شد که این باعث حذف افت دمای وسط راکتور می گردد و در نتیجه بازدهی راکتور افزایش می یابد. نتایج، توزیع دما و غلظت را در طول مختصات شعاعی و محوری راکتور فراهم آورد و گرادیان های دمایی شدیدی خصوصاً نزدیک ورودی راکتور تشخیص داده شد.