ارزیابی ترمودینامیکی تولید هیدروژن با واکنش ریفورمینگ متانول با بخار آب به کمک روش کمینه‌سازی انرژی آزاد گیبس

در این پژوهش، تعادل ترمودینامیکی فرآیند ریفورمینگ متانول به همراه بخار آب به منظور تولید هیدروژن به روش کمینه سازی انرژی آزاد گیبس توسط نرم افزار اسپنپلاس بررسی شده است. تاثیر پارامترهای عملیاتی مانند دما و نسبت بخار به متانول در جریان خوراک (steam/carbon)، بر روی توزیع فراورده های ارزیابی شده است. به منظور بررسی میزان تولید فراورده های جانبی ناخواسته در مخلوط تعادلی، پیشرفت واکنش های جانبی در جریان غنی از هیدروژن در بازه عملیاتی معین  (بازه دمایی: k600-300 و نسبت بخار آب به هیدروکربن: 3-0.1 steam/carbon=) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.  شرایط بهینه برای به بیشینه رساندن میزان تبدیل متانول، بازده بالای تولید هیدروژن و به کمینه رساندن فراورده های ناخواسته مانند کربن مونوکسید و دی متیل اتر، تعیین شد. به منظور بررسی اثر وجود متان در مخلوط واکنش بر روی بازده تولید هیدروژن و انتخاب پذیری فراورده های، دو آنالیز ترمودینامیکی مجزا با فرض وجود و نبود متان در فراورده های انجام شد. بیشینه بازده هیدروژن تولیدی در صورت وجود متان در فراورده ها،  حدود10 درصد می باشد. نتیجه های نشان داد که در صورت نبود متان در واکنش، شرایط مورد نیاز فرایند ریفورمینگ متانول به همراه بخار آب برای تولید هیدروژن با غلظت بالا و کاهش بازده فراورده های جانبی ناخواسته، دمای بین k600-450 و مقدار steam/carbon بالای 1.5 می باشد.

thermodynamic analysis of hydrogen production via methanol steam reforming reation using gibbs free energy minimization method

in this paper, the thermodynamic equilibrium of the methanol steam reforming process (msr) for hydrogen production was studied by gibbs free energy minimization method. the effect of operating parameters such as temperature and steam/methanol ratio in feed stream (steam/carbon) on product distribution was evaluated. in order to investigate the amount of undesirable by-product in the equilibrium state, the side-reactions progress in the hydrogen-rich stream were analyzed in the certain operating range (temperature: 300-600 k and steam/carbon: 0.1-3). the optimum conditions were determined for maximizing methanol conversion, high hydrogen production yield and minimizing undesirable products such as co and dme. in order to investigate the effect of presence of methane in the reaction medium on the hydrogen production yield and products selectivity, two separate thermodynamic analyses were performed assuming the presence or absence of methane in the product stream. in the presence of methane (case 2), the maximum hydrogen yield was about 10%. the results showed that in the absence of methane in the reaction medium, the suitable operation conditions limit for obtain the highest hydrogen yield and decrease of undesirable by-products were 450-600 k and a steam/carbon ratio above 1.5.