نوع مقاله : مقاله ترویجی
نویسنده
پژوهشکده گاز، پژوهشگاه صنعت نفت، کد پستی 1485613111، تهران، ایران.
چکیده
در این تحقیق انجام واکنش ریفورمینگ متان روی کاتالیست Ni جهت تولید هیدروژن در مایکرو رآکتور با استفاده از مدلسازی ریاضی بررسیشده است. مدلسازی ریاضی با استفاده از روشهای CFD انجامگرفته که یک روش حل کامل و دقیق برای جریانهای واکنشی میباشد. یک تک کانال جهت شبیهسازی در نظر گرفته شد و مدل دوبعدی تقارن محوری جهت شبیهسازی انتخاب گردید. معادلات نرخ واکنش برای واکنشهای SMR و شیفت- آب –گاز (WGS) بر اساس مدلهای موجود Langmuir–Hinshelwood انتخاب شد. آزمایشات مربوط به فرآیند SMR در یک رآکتور مقیاس بنچ انجام گرفتند. نتایج حاصل از شبیهسازی با نتایج تجربی مقایسه گردید و توافق خوبی مشاهده گردید. مدل CFD تائید شده بهعنوان آزمایشگاه مجازی در نظر گرفته شد.برای بررسی اثر پارامترها روی عملکرد رآکتور، یک طراحی آزمایش با استفاده از نرمافزار Design Expert انجام گرفت. پارامترهای بررسیشده شامل دمای خوراک، فشار عملیاتی، فلاکس جرمی خوراک و نسبت مولی بخارآب به متان بودند که با بررسیهای انجامگرفته مشخص گردید که مؤثرترین پارامترهایی که روی درصد تبدیل ازنظر آماری تأثیر دارد به ترتیب GHSV، نسبت مولی بخارآب به متان، فشار و دمای خوراک میباشند همچنین مقادیر پارامترها برای کارکرد بهینه رآکتور معرفی شدند. از بررسی نتایج CFD میتوان مطالعات بیشتری روی عملکرد رآکتور انجام داد و با صرف هزینه کم اطلاعات ارزشمندی به دست آورد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Steam Methane Reforming(SMR) Reaction in Monolith Reactors Using CFD Modeling
نویسنده [English]
Gas Division, Research Institute of Petroleum Industries (RIPI), Postal Code: 1485613111, Tehran, Iran
چکیده [English]
In the present work, Steam Methane Reforming(SMR) reaction in monolith reactors was modeled. Experiments of SMR were carried out in a Bench-scale monolith reactor. A single-channel was considered and two axi-symmetric CFD models were developed for modeling. General kinetic models for SMR and Water–Gas-Shift (WGS) reaction rates based on Langmuir–Hinshelwood type were employed. Good agreement was achieved between bench experimental data and the model. The validated CFD model was considered as numerical laboratory .Using experimental design a sensitivity analysis was run in order to find the effect of feed temperature, GHSV, pressure and inlet H2O/CH4 molar ratio on the reactor performance. It was concluded that obtained results from CFD analysis gives precise guidelines for further studies on optimization of monolithic reactor performance.
کلیدواژهها [English]