تغيير تركيبات سوخت بر عملكرد كوره ريفرمر بخار

Effect of fuel component changes on the furnace of the steam reformer performance

ريفرمر بخارمتان ، يكي از واحدهاي مهم به منظور توليد هيدروژن در صنعت مي باشد. ريفرمر شامل يك محفظه احتراق است كه در آن لوله هايي مملو از كاتاليزر نيكل بر پايه آلومينا وجود دارد، كه واكنش ريفرمينگ با بخار گاز متان در آن انجام مي‌شود. اين واكنش ها گرماگير هستند و به همين علت به منظور تامين گرماي مورد نياز واكنش در محفظه احتراق مشعل‌هايي در كوره وجود دارد كه سوخت و هوا در مشعل‌ها مي‌سوزد و گرما توليد مورد نياز را تامين مي‌كند. به منظور توليد هيدروژن بيشتر در لوله هاي ريفرمر ، دماي پوسته ي خارجي لوله ها و دماي گاز هاي حاصل از احتراق در كوره در يك محدوده مشخصي قرار گيرد تاميزان توليد هيدوژن به حداكثر برسد. يكي از عوامل مهم در اين كار، نوع و تركيبات سوخت در مشعل ريفرمر مي‌باشد، تركيباتي از قبيل هيدروژن و متان سهم به سزايي در تامين گرماي مورد نياز واكنش، دماي ماكزيمم شعله و دماي گازهاي حاصل از احتراق در كوره مي گذارد، در اين مطالعه با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي (CFD) به بررسي تاثير ميزان متان و هيدرژن در سوخت و ميزان بازدهي كوره ريفرمر پرداخته شده است، سپس داده هاي شبيه سازي و با داده‌هاي عملياتي اعتبار سنجي شده است.

Steam methane reformer is an important equipment in order to produce hydrogen in petrochemical industry. Reformer contains a combustion chamber which has many tubes full of Ni-Al2O3 catalysts. The steam methane reforming reactions occur on the catalyst bed. These reactions are endothermic and the required heat of reaction is provided by fuel combustion in the burners of the combustion chamber. In order to maximize hydrogen production, skin temperature of tubes must be in a suitable range. One of the important factors is fuel composition. Hydrogen and methane in the fuel have a great effect on the maximum temperature of flames and flue gases. In this study, the effect of methane and hydrogen content in the fuel on the reformer efficiency is investigated via computational fluid dynamics (CFD). The results are validated by industrial data and good agreement is shown.