การผลิตกระแสไฮโดรเจนเข้มข้นจากแก๊สเรือนกระจกมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ : รายงานฉบับสมบูรณ์การวิจัย

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อผลิตไฮโดรเจนโดยใช้ระบบโดยรวมของปฏิกิริยารีฟอร์มมิ่งมีเทนด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์และออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์ ในส่วนของปฏิกิริยารีฟอร์มมิ่งมีเทนด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยา 7%Ni/zeolite Y แสดงประสิทธิภาพการทำงานที่ดี ณ 800 องศาเซลเซียส เมื่ออัตราส่วนโดยโมลระหว่างมีเทนต่อคาร์บอนไดออกไซด์เท่ากับ 1 และความเร็วแก๊สผ่านเบด เท่ากับ 15,000 ลูกบาศก์เซนติเมตรต่อชั่วโมงต่อกรัมตัวเร่งปฏิกิริยา โดยให้ค่าการเปลี่ยนของมีเทน ค่าการเปลี่ยนของคาร์บอนไดออกไซด์ และค่าการเลือกเกิดไฮโดรเจน ประมาณร้อยละ 99 โดยปราศจากการเกิดโค้ก ในส่วนของวอเตอร์แก๊สชิฟต์บนตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสมของทองแดง ซีเรียมและเหล็ก โดยใช้การออกแบบทางสถิติสองชุดเพื่อลดจำนวนการทดลองลงสำหรับหาภาะที่เหมาะสมที่ทำให้ได้ค่าการเปลี่ยนของคาร์บอนมอนอกไซด์สูงสุดและแสดงให้เห็นถึงอันตรกิริยาระหว่างปัจจัย และหาภาวะที่เหมาะสมใช้การออกแบบคอมโพสิตกลางศูนย์กลางผิวหน้า (FCCCD) ซึ่งเลือกสองปัจจัยที่มีอิทธิพลจากห้าปัจจัยหลักที่เป็นอิสระ ได้แก่ ความเข้มข้นของออกซิเจนในสายป้อน และอุณหภูมิปฏิกิริยา ได้ค่าการเปลี่ยนของคาร์บอนมอนอกไซด์สูงสุด 0.87 โดยเติมออกซิเจนร้อยละ 0.10 และน้ำร้อยละ 30 ในสายป้อน ณ อุณหภูมิ 333 องศาเซลเซียส อัตราส่วน W/F เท่ากับ 0.24 กรัม วินาที ต่อลูกบาศก์เซนติเมตรและอัตราส่วนโดยโมล Cu/(Cu+Zn+Fe) เท่ากับ 0.30 ในส่วนของออกซิเดชันแบบเลือกเกิดของคาร์บอนมอนอกไซด์ พบว่า จากการออกแบบการทดลองแฟ็คทอเรียลแบบบล็อกอุณหภูมิทำให้ได้ภาวะที่เหมาะสมที่อัตราส่วนแบ่งแยกออกซิเชนและน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยา เท่ากับ 2:1 โดยเกิดปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์และค่าการเลือกเกิดร้อยละ 66.5 ณ อุณหภูมิ 150 องศาเซลเซียส ทั้งสองเตาปฏิกรณ์ การทดสอบการเสื่อมของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับระบบโดยรวม CRM WGS และ PROX พบว่า ประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาไม่ลดลงตลอดช่วงเวลาทดลอง