تولید گاز سنتز

پايان نامه كارشناسی ارشد

152 صفحه

ارائه 1387

چکیده:

گاز سنتز(مخلوط گازهای هیدروژن و مونوکسید کربن) گازی بی رنگ و بی بو و سمی است
که به عنوان ماده میانی مهمی در فرآیندهای پتروشیمی مانند واکنش های تبدیل گاز به
مایع (GTL) ، متانول، آمونیاك و غیره به کار می رود. روش های موجود برای تولید گاز سنتز
به دلیل نیازمندی به شرایط خاص معمولا بسیار پر هزینه است. بنابراین به کارگیری یک
روش جایگزین سهل و کم هزینه می تواند جذاب باشد. بعنوان مثال استفاده از پلاسمای
سرد (پالسی و غیر پالسی) می تواند یكی از این گزینه های جذاب باشد.

در این پروژه راکتور پلاسمای پالسی کرونای مثبت با راكتور نقطه صفحه ای برای تبدیل
گاز متان در حضور اکسیژن به گاز سنتز به کارگرفته شده است. بعد از برپایی یک مجموعه
آزمایشگاهی، تاثیر پنج پارامتر فرکانس پالس ( ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰ هرتز)، ولتاژ( ۵ تا ۱۰ کیلوولت)،
فاصله الکترودها ( ۵ تا ۱۰ میلیمتر)، نسبت CH4:O2 ۲ تا
۴) و دبی گاز ورودی به راکتور ) ۲۵۰ تا ۵۰۰ سی سی در دقیقه)
در دو مرحله و ۳ سطح بر میزان درصد تبدیل متان، گزینش پذیری هیدروژن و مونوکسید کربن،
نسبت H2:CO و توان مصرفی مورد بررسی قرار گرفت.

آزمایش ها براساس روش فاکتوریل کامل (full factorial) طراحی شدند. نتایج بدست
آمده نشان می دهد که: ولتاژ، نسبت CH4:O2 دبی گاز ورودی به راکتور، بر روی
درصد تبدیل متان، نسبت CH4:O2 دبی گاز ورودی و ولتاژ بر روی گزینش پذیری
مونوکسید کربن، نسبت CH4:O2 بر روی نسبت H2:CO ، و نسبت CH4:O2 و دبی
گاز ورودی به رآکتور بر روی انرژی مصرفی به ترتیب ذکر شده موثر هستند.

در حالت بهینه سیستم میزان تبدیل متان 43.37 %، گزینش پذیری مونوکسید
کربن 50.24 %، گزینش پذیری هیدروژن 75.11 %، نسبت
H2:CO 2,99 و انرژی مصرفی mj/m3 methane conv 18,18 می باشد.

ﻣﻘﺪﻣﻪ:

گاز سنتز (ﻣﺨﻠﻮﻃﻲ ﺍﺯ ﻫﻴﺪﺭﻭﮊﻥ ﻭ ﻣﻮﻧﻮﮐﺴﻴﺪ ﮐﺮﺑﻦ) ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻳﮏ ﺗﺮﮐﻴﺐ ﺣﺪ ﻭﺍﺳﻂ ﺑﺴﻴﺎﺭ
ﭘﺮﺍﻫﻤﻴﺖ ﺩﺭ ﺻﻨﺎﻳﻊ ﭘﺘﺮﻭﺷﻴﻤﻲ ﺑﺮﺍی ﺍﻧﺠﺎﻡ ﻭﺍﮐﻨﺶ ﻫﺎی ﮔﺎﺯ ﺑﻪ ﻣﺎﻳﻊ (GTL)ﻭ ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻫﻴﺪﺭﻭﮐﺮﺑﻦ
ﻫﺎﻳﻲ ﺍﺭﺯﺷﻤﻨﺪ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﻣﺘﺎﻧﻮﻝ، ﺁﻣﻮﻧﻴﺎﮎ و... ﺟﺎﻳﮕﺎﻫﻲ ﻭﻳﮋﻩ ﺩﺭ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺕ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﺑﺎ ﺻﻨﺎﻳﻊ ﭘﺘﺮﻭﺷﻴﻤﻲ،
ﺟﻬﺖ ﺑﻬﻴﻨﻪ ﺳﺎﺯی ﻓﺮﺁﻳﻨﺪﻫﺎ ﻭ ﺩﺭ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﺑﻬﺮﻩ ﻭﺭی ﻭﺍﺣﺪ ﻫﺎ ﻭ ﻓﺮﺁﻳﻨﺪﻫﺎ ﺍﺯ ﺟﻬﺖ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ
ﺑﺎﺯﺩﻩ ﻭ ﮐﺎﻫﺶ ﺍﻧﺮﮊی ﻣﺼﺮﻓﻲ ﺩﺍﺭﺩ.

ﺭﻭﺵ ﻫﺎی ﻣﺮﺳﻮﻡ ﺗﻮﻟﻴﺪ گاز سنتز ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺍﮐﺴﻴﺪﺍﺳﻴﻮﻥ ﺟﺰﻳﻲ ﻣﺘﺎﻥ ﻭ ﺭﻓﺮﻣﻴﻨﮓ ﺑﺎ ﺑﺨﺎﺭ، ﺑﻪ ﺗﺮﺗﻴﺐ
ﺑﺎ نیاز، ﺑﻪ ﺍﻧﺮﮊی ﺣﺮﺍﺭﺗﻲ ﺑﺎﻻ ﻭ ﮐﺎﺗﺎﻟﻴﺰﻭﺭ ﺭﻭﺵ ﻫﺎی ﭘﺮﻫﺰﻳﻨﻪ ﺍی ﺑﻪ ﺷﻤﺎﺭ ﻣﻲ ﺭﻭﻧﺪ. ﺍﺯ ﺍﻳﻦ ﺭﻭ
ﭼﺎﻟﺸﻲ ﺑﺰﺭﮒ ﺩﺭ ﭘﻴﺶ ﺭﻭی ﺑﻪ ﮐﺎﺭﮔﻴﺮی گاز سنتز ﻭﺟﻮﺩ ﺩﺍﺭﺩ . ﺑﻪ ﺍﻳﻦ ﺗﺮﺗﻴﺐ ﺗﻌﻴﻴﻦ ﻳﮏ ﺭﻭﺵ
ﮐﻢ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﺗﺮ ﻭ ﻳﺎ ﭘﺮﺑﺎﺯﺩﻩ ﺗﺮ ﻣﻄﻠﻮﺏ ﺗﻮﺍﻧﺪ ﺑﻮﺩ.

ﺑﻪ ﻫﻤﻴﻦ ﺩﻟﻴﻞ ﭘﮋﻭﻫﺶ ﻫﺎی ﻓﺮﺍﻭﺍﻧﻲ ﺑﺮﺍی ﻳﺎﻓﺘﻦ ﻳﮏ ﺭﻭﺵ ﺟﺎﻳﮕﺰﻳﻦ ﺍﻧﺠﺎﻡ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺍﺳﺖ.
ﻓﻦ ﺁﻭﺭﻳﻬﺎﻳﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ : ﺭاﮐﺘﻮﺭﻫﺎی ﻏﺸﺎﻳﻲ، ریفوﺭﻣﺮ ﻣﺒﺪﻝ ﺣﺮﺍﺭﺗﻲ ﻭ راکتور ﭘﻼﺳﻤﺎ ﺍﺯ ﺟﻤﻠﻪ ﺩﺳﺖ
ﺁﻭﺭﺩﻫﺎی ﺍﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺕ ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺭﺁﮐﺘﻮﺭﻫﺎی ﭘﻼﺳﻤﺎ ﺩﺭ ﻃﻲ ﺍﻳﻦ ﻣﺪﺗﻲ ﮐﻪ ﺍﺯ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﺷﺎﻥ ﺑﻪ
ﺻﻮﺭﺕ ﺟﺪی ﺩﺭ ﺯﻣﻴﻨﻪ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻲ (ﻭ ﺍﻟﺒﺘﻪ ﻧﻴﻤﻪ ﺻﻨﻌﺘﻲ ﻭ ﺻﻨﻌﺘﻲ) میﮔﺬرد ﻧﺸﺎﻥ ﺩﺍﺩﻩ ﺍﻧﺪ،
ﮐﻪ ﺑﺎ ﺍﻳﺠﺎﺩ ﺯﻣﻴﻨﻪ ﺍی ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺟﻬﺖ ﮐﺎﻫﺶ ﺍﻧﺮﮊی ﻭ ﺩﺭ ﻧﺘﻴﺠﻪ ﻫﺰﻳﻨﻪ ﻫﺎی ﻣﺮﺑﻮﻁ، ﮔﺎﻣﻲ
ﺭﻭﺑﻪ ﺟﻠﻮ ﺩﺭ ﺻﺮﻓﻪ ﺟﻮﻳﻲ ﻣﺼﺮﻑ ﺍﻧﺮﮊی ﻣﻲ ﺑﺎﺷﻨﺪ.

ﻃﺒﻴﻌﻲ ﺍﺳﺖ ﺍﮔﺮ ﺍﻳﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﺎﺩﻩ ﺍﺭﺯﺷﻤﻨﺪی ﭼﻮﻥ گاز سنتز ﻣﻮﺛﺮ ﺑﻴﻔﺘﺪ ﺷﺎﻫﺪ ﺗﺤﻮﻟﻲ
ﺷﮕﺮﻑ ﺩﺭ ﺻﻨﺎﻳﻊ ﭘﺘﺮﻭﺷﻴﻤﻲ ﺧﻮﺍﻫﻴﻢ ﺑﻮﺩ.

با ﻣﻄﺮﺡ ﺷﺪﻥ ﻭ ﺍﻫﻤﻴﺖ ﭘﻴﺪﺍ ﻧﻤﻮﺩﻥ ﻣﻔﻬﻮﻡ ﭘﺎﻟﺲ ﺩﺭ ﺳﺎﻟﻬﺎی ﺍﺧﻴﺮ - ﺑﻪ ﻋﻨﻮﺍﻥ ﻳﮏ ﭘﺎﺭﺍﻣﺘﺮ
ﭘﺮ ﺍﻫﻤﻴﺖ ﺩﺭ ﺟﻬﺖ ﮐﺎﻫﺶ ﺍﻧﺮﮊی ﻣﺼﺮﻓﻲ ﻭ ﺍﻓﺰﺍﻳﺶ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺗﺒﺪیل ﻣﻮﺍﺩ ﺍﻭﻟﻴﻪ ﺩﺍﺧﻞ ﺭاﮐﺘﻮﺭ -
ﺑﻪ ﮐﺎﺭ ﮔﻴﺮی ﺭﺁﮐﺘﻮﺭﻫﺎی ﭘﻼﺳﻤﺎی ﭘﺎﻟﺴﻲ ﺑﺮﺍی ﺗﻮﻟﻴﺪ ﮔﺎﺯ ﺳﻨﺘﺰ ﺑﺎ ﺍﻧﮕﻴﺰﻩ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺗﺒﺪﻳﻞ ﺑﺎﻻﺗﺮ
ﻣﺘﺎﻥ ﺩﺭ ﻗﺒﺎﻝ ﺍﻧﺮﮊی ﻣﺼﺮﻓﻲ ﮐﻤﺘﺮ ﺭﻭﻧﺪ ﺟﺪی ﺗﺮی ﺑﻪ ﺧﻮﺩ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺍﺳﺖ.

متن کامل را می توانید بعد از خرید دریافت نمایید.