การวิเคราะห์สมรรถนะของเซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์ของแข็งที่ใช้ก๊าซที่ระบายออกจากระบบสำหรับการผลิตไฟฟ้า

Abstract

ก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาจากหอเผาทิ้งในกระบวนการผลิตปิโตรเลียมและปิโตรเคมีส่วนใหญ่มีองค์ประกอบที่เป็นก๊าซเรือนกระจก ปัจจุบันได้มีการศึกษาเพื่อลดปริมาณการปลดปล่อยก๊าซจากหอเผาทิ้ง ซึ่งจะช่วยลดปริมาณก๊าซเรือนกระจกและการสูญเสียพลังงานจากการเผาไหม้ก๊าซในหอเผาทิ้งอีกด้วย งานวิจัยนี้ได้ศึกษาการนำก๊าซทิ้งที่ระบายออกจากกระบวนการผลิตที่ผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงกลับมาใช้เป็นเชื้อเพลิงในการผลิตพลังงานไฟฟ้าโดยใช้เซลล์เชื้อเพลิงชนิดออกไซด์แข็ง แบบจำลองระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ใช้ก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียม ซึ่งมีก๊าซ ไฮโดรเจน และสารประกอบไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ เป็นองค์ประกอบหลัก ถูกพัฒนาขึ้นโดยใช้โปรแกรมจำลองกระบวนการ แอสเพน พลัส แบบจำลองระบบเซลล์เชื้อเพลิงที่ได้ถูกนำมาใช้ในการศึกษาผลของสภาวะการดำเนินงานของระบบเซลล์เชื้อเพลิง ที่มีต่อประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงในก๊าซทิ้ง การผลิตพลังงานไฟฟ้าจากเซลล์เชื้อเพลิง และความสามารถในการลดปริมาณก๊าซทิ้งที่ระบายออกจากกระบวนการผลิตที่จะส่งไปยังหอเผาทิ้ง จากการวิจัยพบว่ากระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่มีค่าสัดส่วนคาร์บอนต่อไอน้ำเป็น 2.5 สารมารถเปลี่ยนรูปก๊าซทิ้งที่ระบายอออกจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมเป็นก๊าซไฮโดรเจนได้สูงกว่ากระบวนการอื่น ซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตคือร้อยละ 27.37 ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส ในขณะที่กระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิต่ำที่มีค่าสัดส่วนไอน้ำต่อคาร์บอนเป็น 0.7 และกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เหมาะสำหรับการเปลี่ยนรูปก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันให้เป็นก๊าซมีเทน ซึ่งมีประสิทธิภาพในการผลิตคือร้อยละ 69.02 และ 59.99 ที่อุณหภูมิ 300 และ 760 องศาเซลเซียสตามลำดับ ก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมที่ผ่านกระบวนการรีฟอร์มมิงด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิต่ำสามารถผลิตพลังงานงานไฟฟ้าได้ดีที่สุด (1472.68 kW) และมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าของเซลล์เชื้อเพลิงคือร้อยละ 32.30 โดยการป้อนก๊าซทิ้งจากกระบวนการกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมปริมาณ 435 กิโลกรัมต่อชั่วโมง เข้าไปในกระบวนการและสามารถลดการการปลดปล่อยปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้ของหอเผาทิ้งได้สูงถึงร้อยละ 76.76 และ 76.38 ตามลำดับ