آنالیز تعادل ترمودینامیکی تولید هیدروژن به روش فرایند ریفورمینگ خشک متان با استفاده از روش حداقل سازی انرژی آزاد گیبس

در این مقاله، آنالیز تعادل ترمودینامیکی فرایند ریفورمینگ خشک متان، به منظور افزایش میزان انتخاب‎پذیری هیدروژن، حذف کربن و تنظیم نسبت H2/CO، توسط نرم افزار اسپن پلاس انجام شد. محاسبه های تعادلی با به کارگیری روش حداقل سازی انرژی آزاد گیبس صورت گرفت. تاثیر نسبت مولی CO2/CH4 (0-6)، فشار (bar20- 5/0) و دمای واکنش (K300-1100) بر روی میزان تبدیل تعادلی، انتخاب پذیری فراورده ها و تشکیل کربن ارزیابی شد. نتیجه های به دست آمده نشان داد که افزایش دما و کاهش نسبت مولی CO2/CH4  تاثیر مثبتی برروی میزان انتخاب پذیری هیدروژن دارد، به طوری که  در نسبت مولی کم تر از یک CO2 /CH4  و بازه دمایی بالای K 1000، میزان انتخاب پذیری هیدروژن به مرز 100 درصد می رسد. در مقابل، با افزایش فشار در دمای ثابت، از میزان انتخاب پذیری هیدروژن کاسته می شود و این امر بیانگر تاثیر منفی فشار بر میزان انتخاب پذیری هیدروژن است. کربن اصلی ترین فراورده جانبی ناخواسته فرایند ریفورمینگ خشک متان است که به منظور بهینه سازی شرایط عملیاتی، حذف آن ضروری است. در نسبت 6-1 = CO2/CH4، با افزایش دما و به ویژه در بازه دمایی K300-1000، میزان تشکیل کربن با سیر نزولی رو به کاهش است، اما با  افزایش فشار، میزان تولید کربن روند صعودی دارد. علاوه بر این، تنظیم نسبت H2/CO  گاز سنتز  به منظور استفاده در فرایندهای گوناگون مورد بررسی قرار گرفت که می توان با تغییر نسبت CO2/CH4   و تغییرهای فشار و دما به مقدار دلخواه رسید. نتیجه ها حاکی از آن است که بازه دمایی K1000 - 1100، نسبت مولی 5/1-1 = CO2/CH4  و بازه فشار bar 1 - 5/0، شرایط عملیاتی بهینه برای تولید هیدروژن به روش فرایند ریفورمینگ خشک متان است.