การออกแบบและวิเคราะห์การผลิตไฮโดรเจนจากฟางข้าวผ่านกระบวนการเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์

Abstract

งานวิจัยนี้ได้นำเสนอกระบวนการเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นการร่วมกันของกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันชีวมวลที่มีการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์และกระบวนการไอน้ำ-เหล็ก สำหรับผลิตไฮโดรเจนจากฟางข้าว โดยใช้เหล็กออกไซด์ (Fe3O4) เป็นตัวพาออกซิเจน และแคลเซียมออกไซด์ (CaO) เป็นตัวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ การสร้างแบบจำลองของกระบวนการที่นำเสนอจะอยู่บนพื้นฐานของวิธีการทางอุณหพลศาสตร์โดยใช้โปรแกรมแอสเพนพลัส (Aspen Plus) จากการศึกษาผลกระทบของตัวแปรที่สำคัญพบว่า สัดส่วนผลได้ของไฮโดรเจน และความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนในเตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงสามารถเพิ่มได้จากการเพิ่มอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงต่อคาร์บอนและอัตราส่วนของแคลเซียมออกไซด์ต่อคาร์บอน ความเข้มข้นของคาร์บอนมอนอกไซด์ในสายผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจนบริสุทธิ์มีค่าน้อยกว่า 50 ppm เมื่ออุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์ไอน้ำดำเนินการที่ 500 องศาเซลเซียส กระบวนการมีค่าประสิทธิภาพเชิงความร้อนเป็น 58.01% เมื่อกระบวนการดำเนินการที่สภาวะที่เหมาะสม ซึ่งเกิดขึ้นได้เมื่ออุณหภูมิของเตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงเท่ากับ 672.4 องศาเซลเซียส และอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์เชื้อเพลิงต่อคาร์บอน อัตราส่วนของเหล็กออกไซด์ต่อคาร์บอน อัตราส่วนของแคลเซียมออกไซด์ต่อคาร์บอน และอัตราส่วนของไอน้ำที่ป้อนเข้าสู่เตาปฏิกรณ์ไอน้ำต่อคาร์บอนเท่ากับ 1.63 0.5 0.8 และ 1.44 ตามลำดับ กระบวนเคมิคอลลูปปิงแก๊สซิฟิเคชันร่วมกับการดักจับคาร์บอนไดออกไซด์ได้ถูกปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อนด้วยการออกแบบเครือข่ายแลกเปลี่ยนความร้อนด้วยการวิเคราะห์จุดพินช์ นอกจากนี้ยังได้ทำการวิเคราะห์เอกเซอร์จี เพื่อระบุว่าส่วนใดในกระบวนการที่ใช้พลังงานไม่มีประสิทธิภาพ จากผลการวิเคราะห์พบว่า เตาปฏิกรณ์ไอน้ำ (SR) มีการสูญเสียเอกเซอร์จีมากที่สุดในกระบวนการ โดยกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพเชิงเอกเซอร์จี 83.89% และสูญเสียเอกเซอร์จี 81,356.39 วัตต์