7584

بررسي توليد گاز سنتز با استفاده از روش ريفرمينگ بيوگاز و كاتاليست هاي مورداستفاده در اين فرآيند

1399

دكتر مهران رضايي

تغييرات آب‌وهوا، كمبود منابع فسيلي و مسائل زيست‌ محيطي توسعه انرژي هاي تجديدپذير را حياتي مي‌سازد. بيوگاز، به‌عنوان يك سوخت گازي تجديدپذير، براي تبديل مستقيم به گاز سنتز (مخلوطي از H2 و CO) از طريق ريفرمينگ مناسب است. بيوگاز با تجزيه بي‌هوازي يا تخمير ماده آلي در حضور ميكروارگانيسم‌ها توليد مي‌شود. اين ماده عمدتاً از متان (CH4) و كربن دي اكسيد (CO2) همراه با مقدار كمي از گازهاي ديگر مانند آمونياك (NH3)، هيدروژن (H2)، نيتروژن (N2)، اكسيژن (O2)، سولفيد هيدروژن (H2S)، بخارآب (H2O)، سيلوكسان ها و آروماتيك‌ها تشكيل شده است. فرآيندهاي ريفرمينگ متان/بيوگاز براي توليد گازسنتز عبارت‌اند از: ريفرمينگ بخار (SR)، ريفرمينگ خشك (DR)، ريفرمينگ اكسيداسيون جزئي (POR)، ريفرمينگ خود گرمايشي (ATR) و ريفرمينگ اكسيداسيون خشك (DOR). فرآيند ريفرمينگ خشك به دليل غلظت بالاي CO2 (تا %50) در بيوگاز گزينه مناسبي براي استفاده از بيوگاز است. بااين‌وجود، فناوري ريفرمينگ خشك هنوز در مقياس صنعتي عملي نيست زيرا ماهيت بسيار گرماگير ريفرمينگ خشك نياز به مصرف انرژي بسيار زيادي دارد كه منجر به هزينه‌هاي بالاي عملياتي و سرمايه‌گذاري مي‌شود. علاوه بر اين، غيرفعال سازي كاتاليزور ناشي از رسوب كربن و سينترينگ فلز در دماي بالاي واكنش، ديگر محدوديت ريفرمينگ خشك است. تلاش هاي تحقيقاتي فعلي بر توسعه كاتاليزورهاي بسيار پايدار با توليد كربن كم متمركز شده است. معمولاً از كاتاليزورهاي مبتني بر نيكل براي ريفرمينگ بيوگاز استفاده مي‌شود. پايه و ارتقادهنده‌هاي مناسب با تنظيم برهم‌كنش بين Ni و پايه، عملكرد كاتاليزوري را بهبود مي‌بخشند. علاوه بر اين، دماي كلسيناسيون، ترتيب بارگذاري مواد روي پايه، دماي احيا و اندازه ذرات Ni نيز عملكرد كاتاليزورها را تغيير مي‌دهد. به منظور كاهش انرژي ورودي و تشكيل كك، از فن‌آوري‌هاي جديدي مانند پلاسما و فن‌آوري خورشيدي براي ريفرمينگ بيوگاز در دماي پايين استفاده شده است. به‌طوركلي مي‌توان گفت تعادل بين هزينه كاتاليست و فعاليت، انتخاب پذيري و پايداري كاتاليست چالش اصلي توليد گاز سنتز از طريق ريفرمينگ خشك بيوگاز است.

10/6/2020 12:00:00 AM

68819

1399/08/04

Investigation of synthesis gas production using biogas reforming method and catalysts used in this process