طراحی فرایند تولید هیدروژن از ریفورمینگ پیرین و کراکینگ حرارتی نفتالن

در این تحقیق هدف اصلی ارائه فرایندی برای تولید هیدروژن به عنوان محصول اصلی، برق، دی اکسید کربن، کربن فعال و سوخت با ارزش حرارتی بالا به عنوان محصولات جانبی است که منشا آن (مواد اولیه) نفتالن و پیرین است. چهار واکنش اصلی به ترتیب ریفورمینگ پیرین، ریفورمینگ متان، تبدیل گاز-آب و پیرولیز نفتالن در راکتورهای لوله ای (بستر ثابت کاتالیستی) تعریف شده اند و راکتورها در نرم افزار اسپن هایسیس بصورت پلاگ مدل شدند. همچنین فرایند دارای بخش جذب دی اکسید کربن توسط حلال شیمیایی مونواتانول آمین بوده که هدف آن جداسازی دی اکسید کربن از گاز سنتز تولیدی در راکتور تبدیل گاز-آب است. واکنش های شیمیایی بصورت کنتیکی و براساس مدل آرنیوس تعریف شده اند و ثوابت برای هر واکنش بصورت جداگانه از بررسی مقالات حاصل گردیدند. مبنای طراحی، خوراکی با شدت 40000 کیلوگرم بر ساعت از مخلوط پیرین و نفتالن است. براساس نتایج شبیه-سازی، دمای و فشار عملیاتی مناسب برای پیرولیز نفتا بترتیب 1323 سانتیگراد و 4000 کیلوپاسکال است. همچنین در بخش ریفورمینگ پیرین شرایط عملیاتی مناسب برای راکتور 924 سانتیگراد و فشار 4000 کیلوپاسکال محاسبه شدند. شرایط عملیاتی مطلوب راکتور تبدیل گاز-آب نیز بترتیب معادل با 355 سانتیگراد و 1500 کیلوپاسکال برآورد شد. میزان تولید هیدروژن و دی اکسید کربن به ازای مصرف هر کیلومول از خوراک ورودی بترتیب برابر با 6/367 و 1/476 کیلومول بر ساعت می باشد. همچنین میزان انرژی تولیدی از طریق بازیابی دما در بخش ریفورمینگ به ازای مصرف هر تن خوراک معادل با 107/2 کیلووات از طریق شبیه سازی حاصل شده است. از مزایای طراحی انجام شده برای تولید هیدروژن می توان به انتشار ناچیز دی اکسید کربن اشاره نمود. نتایج حاکی از آن هستند که میزان نشر دی اکسید کربن به ازای تولید هر کیلوگرم هیدروژن معادل با 0/0011 می باشد.

کلیدواژه ها:

پیرین ، نفتا ، پیرولیز ، ریفورمینگ ، هیدروژن