مدلسازي سينتيكي فرآيند رفرمينگ بخار متان جهت تولید هیدروژن با استفاده از نرم افزار متلب

در این قسمت پروژه با موضوع مدلسازي سينتيكي فرآيند رفرمينگ بخار متان جهت تولید سوخت هیدروژن با استفاده از متلب با استفاده از نرم افزار متلب به صورت فایل فشرده شامل فایل word و Matlab برای دانلود ارائه شده است.

قسمتی از متن پروژه را در زیر نشان داده شده است.

چكيده

رفرمینگ بخار متان مهم ترین مسیر صنعتی برای تولید سوخت هیدروژن است. این فرایند توسط واکنش های تعادلی کنترل می شود. روند کلی واکنش گرماگیر است و برای رسیدن به میزان تبدیل رضایت بخش متان دمای بالا مورد نیاز است. در مقاله حاضر رفتار یک راکتور رفرمینگ بخار متان مدل سازی شده است. این مدل شامل مجموعه ای از معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی جهت توصیف فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در راکتور رفرمینگ بخار است.

مقدمه

در سالهای اخیر میل به پیداکردن روش ها و فرآیندهایی برای کاهش صدور آلودگی های ناشی از منابع متحرک همچون موتورهای درون سوز و موتورهای دیزلی، متداول و با اهمیت شده است . یکی از راه حل های احتمالی برای حل این مشکل استفاده از پیل های سوختی PEM در خودروها است که این پیل ها از سوخت هیدروژن استفاده می کنند [۱].

یکی از بهترین و اقتصادی‌ترین روش‌های تولید هیدروژن رفرمینگ بخار متان است [۲]. واكنش رفرمينگ بخار گاز متان (SRM)  اولين بار در سال ۱۸۶۸م. توسط موتاي و مارشال به‌عنوان يك فرآيند برجسته‌ي صنعتي معرفي گرديد [۳]. اين واكنش براي توليد هيدروژن و مونوكسيدكربن در مقياس وسيع و همچنين براي توليد گاز سنتز (مخلوطي از هيدروژن و مونوكسيدكربن) استفاده مي‌گردد. از طرف ديگر، اين واكنش براي توليد گاز سنتز كه ماده‌ي اوليه‌ي سنتزهاي فيشر-تراپس، توليد متانول، فرمالدهيد و …است، مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

هر چند فلزات نجييب از قبيل  Pt، Rh، Pd و Ru براي رفرمينگ بخار خيلي فعال هستند، ولي Ni به دليل ارزان بودن، پايداري در دماهاي بالا و دسترسي آسان متداول‌ترين كاتاليزور است [۲]. در این مقاله، راکتور رفرمینگ بخار مدل شده و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی راکتور مورد استفاده قرار گرفته است.

سنتیک و مدل

در یک فرایند شناخته شده به عنوان رفرمینگ بخار، متان و بخار آب اکثرا به مونوکسید کربن و هیدروژن تبدل شده و مقداری دی اکسید کربن نیز در هنگام واکنش تولید خواهد شد. همچنین آب اضافی نیز می تواند در خروجی واکنش حضور داشته باشد. واکنش رفرمینگ بخار طبق معادله ۱ است [۵]:

CH₄ + H₂O ↔ ۳ H₂ + CO

در راکتور واکنش های دیگری نیز رخ می دهد که طبق معادلات (۲) و (۳) تعریف می شوند.

CO + H₂O ↔ H₂ + CO₂

CH₄ + 2 H₂O ↔ ۴ H₂ + CO₂

ثابت های تعادل می توانند به عنوان تابعی از فشار جزئی (بر حسب اتمسفر) و دما (بر حسب کلوین) بیان شوند. تابت های تعادل بر حسب معادلات ۴ تا ۶ بیان می شوند [۶].

K₁=exp(30.42-27106/T)

در راکتور، متان و آب به عنوان خوراک و کربن دی اکسید، کربن مونوکسید و هیدروژن بر روی بستر کاتالیست نیکل تولید می‌شوند. در مقیاس های آزمایشگاهی ممکن است یک گاز بی اثر مانند هلیوم نیز حضور داشته باشد. نرخ واکنش‌ها توسط معادلات ۱۳ تا ۱۶ بیان می شوند [۷].

کاربر گرامی، بلافاصله پس از خرید این پروژه، لینک دانلود آن برای شما فعال می شود. لینک دانلود پروژه به ایمیل شما هم ارسال می شود و با یک کلیک می توانید پروژه خود را دانلود نمایید.