مدلسازی و شبیه سازی فرآیند ریفرمینگ متان با بخار آب در راکتور کاتالیستی بستر ثابت جهت تولید گاز سنتز

ارائه ی یک مدل با فرضیات و شرایط عملیاتی مناسب دربرگیرنده ی عوامل موثر و کلیدی در خصوص پدیده های انتقال و نفوذ اجزاء در طول فرآیند، می تواند جهت بهینه کردن فرآیند و سیستم های عملیاتی آن و همچنین عیب یابی عملکرد راکتورهای ریفرمر نقش بسزایی ایفا کند. در این پژوهش یک مدل ریاضی به منظور تولید گاز سنتز به وسیله ی فرآیند باز آرایی متان با بخار در یک راکتور کاتالیستی بستر ثابت، پر شده با ذرات کروی کاتالیست، ارائه شده است. مدل ارائه شده یک مدل شبه همگن یک بعدی شامل معادله ی انتقال جرم، انرژی و معادله ی ارگان (ergun)جهت بررسی افت فشار سیستم و همچنینسینتیک هایغیرخطیواکنش هامی باشد.شبیه سازی با کمک نرم افزار matlab انجام شده و به منظور ارزش گذاری و اطمینان از مدل، نتایج حاصل از این مدلسازی با نتایج بدست آمده از مدلی با شرایط عملیاتی و فرضیات مشابه، مقایسه شده است که نتایج از هم گرایی بالا و خطای ناچیزی نسبت به هم برخوردارند.بر اساس این نتایج،با توجه به شرایط عملیاتی تعریفی (دمای873 درجه ی کلوین وفشار 1.2 بار خوراک در ورودی راکتوری با طول 40 سانتی متر ، قطر 4 سانتی متر و دبی خوراک ورودی معادل با mol/h 240) ،افزایش دمای سطح راکتور در بازه ی1173-973 در مقیاس کلوین و همچنین کاهش نسبت بخار به متان در خوراک ورودی در بازه ی 2 تا 6 (با توجه به قیدهای بهینه سازی ارائه شده در پژوهش های پیشین)، می تواند در میزان تولید بالاتر گاز سنتز با ترکیب درصد هیدروژن بیشتر به عنوان محصول باارزش فرآیند موثر باشند. بطوری که در دمایk1173 دیواره ی راکتور وبا نسبت بخار به متان برابر 2، در خوراک ورودی میزان تبدیل متان و تولید هیدروژن در بیشترین میزان خود به ترتیب در حدود 100% تبدیل متان و تولید68% هیدروژن از مخلوط گاز حاصل از فرآیند،گزارش شده است.