31702

طراحي مفهومي يك فرايند چند منظوره جهت توليد هم زمان هيدروژن و گاز سنتز براي توليد متانول

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي - فرايندهاي جداسازي

1400

1403/08/26

دكتر شاهرخ شاه حسيني

دكتر شاهرخ شاه حسيني

مهندسي شيمي - نفت - گاز

در دهه‌هاي اخير، توسعه فرايندهاي توليد انرژي با بهره‌وري بالا و كاهش آلاينده‌ها، به‌ويژه در زمينه توليد گاز سنتز و هيدروژن، به‌عنوان نياز ضروري صنايع و گامي در جهت پايداري محيط‌زيست مطرح شده است. اين پژوهش به طراحي و شبيه‌سازي يك فرايند نوين مبتني بر فناوري SESMR (ريفورمينگ بخار با جذب ارتقا يافته) پرداخته است كه با بهره‌گيري از راكتورهاي چندمنظوره، شامل گازي‌سازي زيست‌توده و واكنش‌هاي همزمان گرماگير و گرمازا و ريفورمينگ خشك متان بازده توليد هيدروژن را به ميزان قابل‌توجهي افزايش داده و انتشار دي‌اكسيد كربن را كاهش مي‌دهد. شبيه‌سازي فرايند با نرم‌افزار Aspen Plus V14 انجام شده و در تمامي مراحل شبيه‌سازي، معادلات حالت جامد براي تخمين خواص ترموديناميكي و رفتار تركيبات در فرايند استفاده شده است. يكي از نوآوري‌هاي كليدي اين فرايند، استفاده از گازي‌سازي زيست‌توده در راكتورهاي خودگرما است كه به دليل كوپل بودن حرارتي بين واكنش‌هاي گرماگير و گرمازا، نياز به انرژي خارجي را به حداقل مي‌رساند. در اين بخش از فرايند، انرژي آزادشده از واكنش‌هاي گرمازا به‌طور مستقيم براي پيشبرد واكنش‌هاي گرماگير گازي‌سازي زيست‌توده استفاده مي‌شود، كه نه‌تنها بهره‌وري انرژي را بهبود مي‌بخشد، بلكه كاهش انتشار آلاينده‌ها و هزينه‌هاي عملياتي را نيز به دنبال دارد. زيست‌توده نيز به‌عنوان يكي از خوراك‌هاي اصلي در فرايند گازي‌سازي مورد استفاده قرار گرفته است و نقش آن در بهبود پايداري محيط‌زيستي و كاهش وابستگي به منابع فسيلي مورد بررسي قرار گرفته است. بررسي‌ها نشان مي‌دهد كه در اين فرايند، جذب كربن دي‌اكسيد تا 97 درصد ممكن بوده، كه نسبت به روش‌هاي مرسوم در صنعت نظير فرايند پتروشيمي فن‌آوران كه ميزان جذب صفر دارد، بهبود چشمگيري محسوب مي‌شود. همچنين، نسبت هيدروژن به دي‌اكسيد كربن در اين فرايند به عدد 200 مي‌رسد، در حالي كه اين نسبت در روش‌هاي سنتي حدود 4 است. تحليل حساسيت نشان مي‌دهد كه افزايش دما از 500 به 800 درجه سانتي‌گراد منجر به افزايش 23 درصدي در بازده هيدروژن و 60 درصدي در ميزان تبديل مي‌شود. مقايسه فرايند طراحي شده با فرايند DPIZER نيز حاكي از برتري فرايند نوين در كاهش انرژي مصرفي است. اين پژوهش با مقايسه جامع ميان فرايند نوين و روش‌هاي مرسوم، ضمن تبيين نقاط قوت، محدوديت‌ها و قابليت‌هاي فرايند، تأكيد دارد كه استفاده از اين فناوري ها مي‌تواند تحولي بنيادين در كاهش آلاينده‌ها و ارتقاي كارايي توليد هيدروژن و گاز سنتز ايجاد كند.

1403/09/17

Conceptual Design of a Multifunctional Process in order to Coproducing of Hydrogen and Syngas for Methanol Plant

11/16/2025 12:00:00 AM

In recent decades, the development of energy production processes with high efficiency and reduction of pollutants, especially in the field of synthesis gas and hydrogen production, has been proposed as an essential need of industries and a step towards environmental sustainability.This research has designed and simulated a new process based on SESMR (Steam Reforming with Enhanced Absorption) technology, which by using multi-purpose reactors, including biomass gasification and simultaneous endothermic and exothermic reactions and methane dry reforming, significantly increases hydrogen production efficiency. It increases and reduces the emission of carbon dioxide.The simulation of the process was done with Aspen Plus V14 software, and in all stages of the simulation, solid state equations were used to estimate the thermodynamic properties and behavior of compounds in the process. One of the key innovations of this process is the use of biomass gasification in self-heating reactors, which minimizes the need for external energy due to the thermal coupling between endothermic and exothermic reactions.In this part of the process, the energy released from the exothermic reactions is directly used to drive the endothermic reactions of biomass gasification, which not only improves energy efficiency, but also reduces pollutant emissions and operating costs.Biomass has also been used as one of the main feeds in the gasification process and its role in improving environmental sustainability and reducing dependence on fossil resources has been investigated.Studies show that in this process, carbon dioxide absorption is possible up to 97%, which is a significant improvement compared to conventional methods in the industry, such as the technochemical process, which has zero absorption. Also, the ratio of hydrogen to carbon dioxide in this process reaches 200, while this ratio is about 4 in traditional methods.The sensitivity analysis shows that increasing the temperature from 500 to 800 °C leads to a 23% increase in the hydrogen yield and 60% in the conversion rate. Comparing the designed process with the DPIZER process also indicates the superiority of the new process in reducing energy consumption. This research with a comprehensive comparison between the new processand conventional methods, while explaining the strengths, limitations and capabilities of the process, emphasizes that the use of these technologies can create a fundamental transformation in reducing pollutants and improving the efficiency of hydrogen and synthesis gas production.

ريفورمينگ، شبيه سازي، زيست توده، گاز سنتز، سوخت پاك

Aspen Plus

Ali Fallahi

Dr.Shahrokh Shahhoseini