پیوند حرارتی دو فرآیند ریفرمینگ متان در یک راکتور: ریفرمینگ با بخار آب و ریفرمینگ سه گانه (مدل سازی)

در این مطالعه، پیوند حرارتی دو فرایند ریفرمینگ با بخار آب و ریفرمینگ سه گانه ی متان درون یک راکتور جهت تولید دو نوع گاز سنتز با نسبت های h2/co متفاوت، بررسی شده است. جهت پیوند حرارتی واکنش های ریفرمینگ با بخار و ریفرمینگ سه گانه ی متان، یک راکتور با 184 لوله پیشنهاد شده است که هر لوله خود از دو لوله ی هم مرکز تشکیل می شود. فرایند ریفرمینگ سه گانه در قسمت خارجی لوله های هم مرکز صورت می گیرد و گرمای مورد نیاز برای پیشبرد واکنش ریفرمینگ با بخار آب که در قسمت داخلی لوله های هم مرکز انجام می شود را تامین می کند. راکتور در حالتی که خوراک های هر دو قسمت به صورت هم سو وارد می شوند بررسی شده و نتایج شبیه سازی قسمت ریفرمینگ با بخار این راکتور، در شرایط خوراک یکسان، با پیش بینی های مربوط به راکتور مرسوم ریفرمینگ با بخار و هم چنین راکتور ریفرمینگ با بخارِ پیوند شده با فرایند هیدروژنه کردن نیتروبنزن مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که نسبت h2/co در خروجی قسمت های داخلی و خارجی راکتور به ترتیب به 1/1 و 9/2 رسیدند. یکی از مزیت های این راکتور نسبت به راکتور مرسوم ریفرمینگ متان با بخار آب، حذف کوره های بسیار بزرگ در راکتورهای مرسوم می باشد. عملکرد راکتور بر اساس میزان تبدیل متان و حصول هیدروژن در هر دو قسمت راکتور مورد ارزیابی قرار گرفته است. اثر نرخ جریان مولی و دماهای مختلف خوراک قسمت ریفرمینگ سه گانه (قسمت خارجی بر روی عملکرد کلی راکتور به صورت عددی بررسی شده است. برای شبیه سازی هر دو قسمت راکتور از مدل ریاضی ناهمگن استفاده شده است. با افزایش نرخ جریان مولی خوراک قسمت ریفرمینگ سه گانه از 28,120 به 140,600 kmol/h ، میزان تبدیل متان در خروجی قسمت ریفرمینگ با بخار حدود 63/4% و حصول هیدروژن به میزان 55/2% ارتقا پیدا کردند. هم چنین با افزایش دمای ورودی قسمت ریفرمینگ سه گانه از 900 به k 1300، میزان تبدیل متان و حصول هیدروژن در خروجی قسمت ریفرمینگ با بخار به ترتیب به میزان 82/5% و 71/5% ارتقا یافتند. نتایج نشان دادند که میزان تبدیل متان در خروجی قسمت های ریفرمینگ با بخار و سه گانه به ترتیب به 26% و 94% رسیدند.