بررسی تولید هیدروژن از طریق ریفورمینگ متان در رآکتورهای مونولیتی با استفاده از روش های CFD

در این تحقیق انجام واکنش ریفورمینگ متان روی کاتالیست Ni جهت تولید هیدروژن در مایکرو رآکتور با استفاده از مدل سازی ریاضی بررسی شده است. مدل سازی ریاضی با استفاده از روش های CFD انجام گرفته که یک روش حل کامل و دقیق برای جریان های واکنشی می باشد. یک تک کانال جهت شبیه سازی در نظر گرفته شد و مدل دوبعدی تقارن محوری جهت شبیه سازی انتخاب گردید. معادلات نرخ واکنش برای واکنش های SMR و شیفت- آب –گاز (WGS) بر اساس مدل های موجود Langmuir–Hinshelwood  انتخاب شد. آزمایشات مربوط به فرآیند SMR در یک رآکتور مقیاس بنچ انجام گرفتند. نتایج حاصل از شبیه سازی با نتایج تجربی مقایسه گردید و توافق خوبی مشاهده گردید. مدل CFD تائید شده به عنوان آزمایشگاه مجازی در نظر گرفته شد.برای بررسی اثر پارامترها روی عملکرد رآکتور، یک طراحی آزمایش با استفاده از نرم افزار Design Expert انجام گرفت. پارامترهای بررسی شده شامل دمای خوراک، فشار عملیاتی ، فلاکس جرمی خوراک و نسبت مولی بخارآب به متان بودند که با بررسی های انجام گرفته مشخص گردید که موثرترین پارامترهایی که روی درصد تبدیل ازنظر آماری تاثیر دارد به ترتیب GHSV، نسبت مولی بخارآب به متان،  فشار  و دمای خوراک می باشند همچنین مقادیر پارامترها برای کارکرد بهینه رآکتور معرفی شدند. از بررسی نتایج CFD می توان مطالعات بیشتری روی عملکرد رآکتور انجام داد و با صرف هزینه کم اطلاعات ارزشمندی به دست آورد.