Реформатор метана

Риформер метана представляет собой устройство, основанное на паровом реформинге , автотермическом риформинге или частичном окислении , и представляет собой тип химического синтеза , который может производить чистый газообразный водород из метана с использованием катализатора . В разработке находится несколько типов риформеров, но наиболее распространенными в промышленности являются автотермический риформинг (ATR) и паровой риформинг метана (SMR). Большинство методов работают путем воздействия на метан катализатора (обычно никеля ) при высокой температуре и давлении.

Паровой реформинг

Паровой риформинг (SR), иногда называемый паровым риформингом метана (SMR), использует внешний источник горячего газа для нагрева труб, в которых происходит каталитическая реакция, преобразующая пар и более легкие углеводороды, такие как метан, биогаз или сырье нефтеперерабатывающего завода, в водород и оксид углерода (синтез-газ). Сингаз вступает в дальнейшую реакцию с образованием в реакторе большего количества водорода и углекислого газа. Оксиды углерода удаляются перед использованием посредством адсорбции при переменном давлении (PSA) с использованием молекулярных сит для окончательной очистки. PSA работает путем адсорбции примесей из потока синтез-газа, в результате чего остается чистый газообразный водород.

CH ₄ + H ₂ O (пар) → CO + 3 H ₂ Эндотермический

CO + H ₂ O (пар) → CO ₂ + H ₂ Экзотермический

Автотермический риформинг

Автотермический риформинг (ATR) использует кислород и диоксид углерода или пар в реакции с метаном для образования синтез-газа . Реакция протекает в одной камере, где метан частично окисляется. Реакция экзотермическая из-за окисления. Когда в ATR используется диоксид углерода, соотношение H ₂ :CO составляет 1:1; когда ATR использует пар, соотношение H ₂ :CO составляет 2,5:1.

Реакции можно описать следующими уравнениями, используя CO ₂ :

2 СН ₄ + О ₂ + СО ₂ → 3 Н ₂ + 3 СО + Н ₂ О

И используя Steam:

4 СН ₄ + О ₂ + 2 Н ₂ О → 10 Н ₂ + 4 СО

Температура синтез-газа на выходе составляет от 950 до 1100 °C, а давление на выходе может достигать 100 бар . ^{[ 1 ]}

Основное различие между SMR и ATR заключается в том, что SMR использует только кислород через воздух для сгорания в качестве источника тепла для создания пара, тогда как ATR сжигает кислород напрямую. Преимущество ATR заключается в том, что соотношение H ₂ :CO можно варьировать, что особенно полезно для производства некоторых видов биотоплива второго поколения , таких как ДМЭ :CO 1:1 _{, для которого требуется соотношение H 2} .

Частичное окисление

Частичное окисление (POX) — это тип химической реакции. Это происходит, когда субстехиометрическая топливно-воздушная смесь частично сгорает в риформере, образуя богатый водородом синтез-газ, который затем можно использовать для дальнейшего использования.

Преимущества и недостатки

Капитальные затраты на установки парового риформинга непомерно высоки для малых и средних предприятий, поскольку технология плохо масштабируется. Обычные установки парового риформинга работают при давлении от 200 до 600 фунтов на квадратный дюйм с температурой на выходе от 815 до 925 °C. Однако анализы показали, что, несмотря на то, что его строительство обходится дороже, хорошо спроектированный SMR может производить водород более рентабельно, чем ATR, для небольших применений. ^{[ 2 ]}

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Harvest Energy Technology, Inc., компания Air Products and Chemicals Incorporated

[1] Топсе ATR

[2] AIA: Программное обеспечение анализирует стоимость производства водорода - Архивы - СБОРКА

[ 1 ]

[ 2 ]