تفاوت اصلی بین رفرمینگ بخار و رفرمینگ اتوگرمایی این است که رفرمینگ بخار از واکنش هیدروکربن ها با آب استفاده می کند، در حالی که رفرمینگ اتوترمال از واکنش متان با اکسیژن و دی اکسید کربن یا بخار برای تشکیل گاز سنتز استفاده می کند.
رفرمرها دستگاه هایی هستند که در سنتز شیمیایی گاز هیدروژن خالص از متان در حضور کاتالیزور مفید هستند. این دستگاه از دو واکنش اصلی استفاده می کند: رفرمینگ بخار، رفرمینگ اتوترمال یا اکسیداسیون جزئی. رفرمرهای مختلفی در صنایع وجود دارد و رفرمرهای اتوترمال و رفرمر متان بخار رایج‌ترین آنها هستند.
Steam Reforming چیست؟
تغییر بخار تکنیک تولید گاز سنتز از طریق واکنش هیدروکربن ها با آب است. در این تکنیک رایج ترین ماده اولیه گاز طبیعی است. هدف از این واکنش اصلاحی تولید گاز هیدروژن خالص است. گاز سنتز مخلوطی از گاز هیدروژن و گاز دی اکسید کربن است. عکس العملی که در این اصلاح طلب رخ می دهد به شرح زیر است:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
واکنش فوق بسیار گرماگیر است. انرژی اطراف را مصرف می کند. گاز هیدروژنی که از طریق این اصلاح کننده تولید می شود، زمانی که تمام دی اکسید کربن در جو آزاد می شود، "هیدروژن خاکستری" نامیده می شود. هنگامی که بیشتر دی اکسید کربن از نظر زمین شناسی جذب و ذخیره شود، این محصول "هیدروژن آبی" نامیده می شود.
شکل 01: تولید هیدروژن از طریق روش اصلاح بخار
اکثریت گاز هیدروژن جهان از طریق اصلاح بخار گاز طبیعی تولید می شود. گاز هیدروژن تولید شده به این روش در سنتز صنعتی آمونیاک و سایر مواد شیمیایی مفید است. این واکنش در یک مخزن اصلاح کننده با مخلوط فشار بالا از بخار انجام می شود. در اینجا، متان در حضور کاتالیزور نیکل با بخار در تماس قرار می گیرد. هنگام انتخاب کاتالیزور مناسب، استفاده از کاتالیزوری با نسبت سطح به حجم بالا به دلیل محدودیت های انتشار که در دماهای عملیاتی بالا رخ می دهد، مهم است. رایج ترین اشکال کاتالیزوری که می توانیم استفاده کنیم عبارتند از: چرخ های پره ای، چرخ دنده و حلقه های دارای سوراخ. علاوه بر این، این اشکال شامل یک افت فشار کم است که برای این کاربرد مهم است.
رفرمینگ اتوترمال چیست؟
رفرمینگ خودکار تکنیکی است که در آن اکسیژن و دی اکسید کربن یا بخار با متان واکنش داده و گاز سنتز تولید می کند.این واکنش در یک محفظه منفرد رخ می دهد که در آن متان تا حدی اکسید می شود. واکنش در این دستگاه گرمازا است زیرا اکسیداسیون در اینجا اتفاق می افتد. می‌توانیم اصطلاح اصلاح گرمایی را به عنوان ATR نشان دهیم. به طور کلی، هنگامی که مخلوط واکنش حاوی دی اکسید کربن باشد، می توانیم نسبت محصول گاز هیدروژن: مونوکسید کربن را 1: 1 نشان دهیم. اما اگر به جای دی اکسید کربن از بخار استفاده کنیم، مخلوط محصول به نسبت گاز هیدروژن خواهد بود: مونوکسید کربن به صورت 2.5: 1. واکنش هایی که در رفرمور انجام می شود به شرح زیر است:
استفاده از دی اکسید کربن:
2CH4 + O2 + CO2 ⟶ 3H2 + 3CO + H2O
استفاده از بخار؛
4CH4 + O2 + 2H2O ⟶ 10H2 + 4CO
تفاوت بین Steam Reforming و Autothermal Reforming چیست؟
در صنایعی که رفرمرهای اتوترمال و رفرمر متان بخار رایج‌ترین آنها هستند، بسیار متفاوت است. تفاوت اصلی بین رفرمینگ بخار و رفرمینگ اتوگرمایی در این است که رفرمینگ بخار از واکنش هیدروکربن ها با آب استفاده می کند، در حالی که رفرمینگ اتوترمال از اکسیژن و دی اکسید کربن یا بخار در واکنش با متان برای تشکیل گاز سنتز استفاده می کند.علاوه بر این، رفرمینگ بخار یک واکنش گرماگیر است در حالی که رفرمینگ اتوترمال یک واکنش گرمازا است.
اینفوگرافیک زیر تفاوت‌های بین رفرمینگ بخار و رفرمینگ اتوترمال را به شکل جدولی خلاصه می‌کند.
خلاصه - Steam Reforming در مقابل Autothermal Reforming
رفرمرها دستگاه هایی هستند که در سنتز شیمیایی گاز هیدروژن خالص از متان در حضور کاتالیزور مفید هستند. دو نوع دستگاه وجود دارد به عنوان رفرمر بخار و ریفرمر اتوترمال. تفاوت اصلی بین رفرمینگ بخار و رفرمینگ اتوگرمایی این است که رفرمینگ بخار از واکنش هیدروکربن ها با آب استفاده می کند، در حالی که رفرمینگ اتوترمال از اکسیژن و دی اکسید کربن یا بخار در واکنش با متان برای تشکیل گاز سنتز استفاده می کند.
