ارزیابی اثر دما، نسبت بخار به متان، فشار و سرعت فضایی در فرآیند ریفرمینگ بخار متان با کاتالیست‌های نیکل و رادیوم

فرآیند ریفرمینگ بخار متان بالاترین بازدهی را نسبت به سایر روش‌های تولید هیدروژن دارد. نقش دما، فشار، نسبت بخار به کربن ورودی، سرعت فضایی و کاتالیست در انجام این فرآیند دارای اهمیت است. در تحقیق حاضر، یک حل عددی با استفاده از نرم‌افزار منبع باز کانترا در محیط برنامه‌نویسی پایتون، برای تولید گاز سنتز و هیدروژن به روش ریفرمینگ بخار متان در حضور دو کاتالیست نیکل و رادیوم ارائه می‌گردد. مدل‌سازی در محدوده گسترده دمایی 600-1300 کلوین، نسبت بخار به کربن 2-4، فشار 0/25-4 بار و سرعت فضایی120000-150 (ghsv) بر ساعت انجام می‌شود. نتایج نشان می‌دهد محدوده مناسب برای تولید گاز سنتز و هیدروژن در حضور کاتالیست نیکل و رادیوم محدوده دما 1000-1300کلوین، فشار 1-2 بار و سرعت فضایی 5000-15000 بر ساعت و نسبت بخار به کربن به ترتیب برابر با 2/5-3 و 3-3/5 است. در شرایط یکسان عملکردی به دلیل فعالیت بیشتر کاتالیست رادیوم نسبت به نیکل، تولید هیدروژن در حضور آن کاتالیست بیشتر است، اما با توجه به عملکرد مشابه و قابل‌قبول کاتالیست‌های رادیوم و نیکل در شرایط بهینه، به دلیل مقرون‌به‌صرفه و در دسترس بودن، کاتالیست نیکل مناسب‌تر است.

assessment of the effects of temperature, steam to methane ratio, pressure and spacevelocity on steam methane reforming using nickel and rhodium catalysts

steam methane reforming process has the highest efficiency in hydrogen production methods. the role of temperature, pressure,inlet steam to methane ratio, space velocity and catalyst are significant in the process. in this research, a numerical solution isillustrated using cantera and python to model hydrogen production and synthesis gas through steam methane reforming with nickeland rhodium catalysts. the model has a temperature range of 600-1300k, steam to methane ratio 2-4, pressure 0.25-4bars, and gashourly space velocity 150-120000. the results show that the best parameters range to produce hydrogen using nickel and rhodiumare temperature 1000-1300k, pressure 1-2 bars, velocity 5000-15000 per hour, and steam to methane ratio 2.5-3 and 3-3.5,respectively. rhodium is more efficient than nickel in certain operating conditions. however, the performance of these catalysts arethe same at optimum states, so nickel is more suitable than rhodium because it is more economical and available