Η βασική διαφορά μεταξύ αναμόρφωσης ατμού και αυτοθερμικής αναμόρφωσης είναι ότι η αναμόρφωση με ατμό χρησιμοποιεί την αντίδραση υδρογονανθράκων με νερό, ενώ η αυτοθερμική αναμόρφωση χρησιμοποιεί την αντίδραση μεθανίου με οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα ή ατμό για να σχηματίσει αέριο σύνθεσης.
Οι Reformers είναι συσκευές χρήσιμες στη χημική σύνθεση καθαρού αερίου υδρογόνου από μεθάνιο παρουσία καταλύτη. Αυτή η συσκευή χρησιμοποιεί δύο κύριες αντιδράσεις: αναμόρφωση ατμού, αυτοθερμική αναμόρφωση ή μερική οξείδωση. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί αναμορφωτές στις βιομηχανίες, και ο αυτοθερμικός αναμορφωτής και ο αναμορφωτής μεθανίου ατμού είναι οι πιο συνηθισμένοι.
Τι είναι το Steam Reforming;
Η αναμόρφωση με ατμό είναι η τεχνική παραγωγής αερίου σύνθεσης μέσω της αντίδρασης υδρογονανθράκων με νερό. Σε αυτή την τεχνική, η πιο κοινή πρώτη ύλη είναι το φυσικό αέριο. Ο σκοπός αυτής της αντίδρασης αναμόρφωσης είναι η παραγωγή καθαρού αερίου υδρογόνου. Το Syngas είναι ένα μείγμα αερίου υδρογόνου και αερίου διοξειδίου του άνθρακα. Η αντίδραση που λαμβάνει χώρα σε αυτόν τον μεταρρυθμιστή είναι η εξής:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
Η παραπάνω αντίδραση είναι εξαιρετικά ενδόθερμη. καταναλώνει ενέργεια από το περιβάλλον. Το αέριο υδρογόνο που παράγεται μέσω αυτού του αναμορφωτή ονομάζεται «γκρίζο υδρογόνο» όταν όλο το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα. Το προϊόν ονομάζεται "μπλε υδρογόνο" όταν το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα δεσμεύεται και αποθηκεύεται γεωλογικά.
Εικόνα 01: Παραγωγή υδρογόνου μέσω μεθόδου αναμόρφωσης ατμού
Η πλειονότητα του παγκόσμιου αερίου υδρογόνου παράγεται μέσω της αναμόρφωσης του φυσικού αερίου με ατμό. Το αέριο υδρογόνο που παράγεται με αυτόν τον τρόπο είναι χρήσιμο στη βιομηχανική σύνθεση αμμωνίας και άλλων χημικών ουσιών. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα σε ένα δοχείο αναμόρφωσης που έχει μίγμα ατμού υψηλής πίεσης. Εδώ, το μεθάνιο έρχεται σε επαφή με τον ατμό παρουσία ενός καταλύτη νικελίου. Όταν επιλέγετε τον σωστό καταλύτη, είναι σημαντικό να χρησιμοποιείτε έναν καταλύτη με υψηλή αναλογία επιφάνειας προς όγκο λόγω των περιορισμών διάχυσης που εμφανίζονται σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Τα πιο κοινά σχήματα καταλύτη που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε περιλαμβάνουν ακτινωτούς τροχούς, τροχούς γραναζιών και δακτυλίους με οπές. Επιπλέον, αυτά τα σχήματα αποτελούνται από μια χαμηλή πτώση πίεσης που είναι σημαντική για αυτήν την εφαρμογή.
Τι είναι η αυτοθερμική αναμόρφωση;
Η αυτοθερμική αναμόρφωση είναι μια τεχνική κατά την οποία το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα ή ο ατμός αντιδρούν με το μεθάνιο, παράγοντας αέριο σύνθεσης. Αυτή η αντίδραση συμβαίνει σε έναν μόνο θάλαμο όπου το μεθάνιο οξειδώνεται μερικώς. Η αντίδραση σε αυτή τη συσκευή είναι εξώθερμη επειδή λαμβάνει χώρα οξείδωση εδώ. Μπορούμε να ονομάσουμε τον όρο αυτοθερμική αναμόρφωση ως ATR. Γενικά, όταν το μείγμα της αντίδρασης περιέχει διοξείδιο του άνθρακα, μπορούμε να υποδείξουμε την αναλογία προϊόντος αερίου υδρογόνου: μονοξειδίου του άνθρακα ως 1: 1. Αλλά εάν χρησιμοποιούμε ατμό αντί για διοξείδιο του άνθρακα, τότε το μείγμα προϊόντος θα είναι στην αναλογία αερίου υδρογόνου: μονοξείδιο του άνθρακα ως 2,5: 1. Οι αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στον αναμορφωτή είναι οι εξής:
Χρήση διοξειδίου του άνθρακα:
2CH4 + O2 + CO2 ⟶ 3H2 + 3CO + H2O
Χρήση ατμού;
4CH4 + O2 + 2H2O ⟶ 10H2 + 4CO
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του Steam Reforming και του Autothermal Reforming;
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί αναμορφωτές σε βιομηχανίες όπου ο αυτοθερμικός αναμορφωτής και ο αναμορφωτής μεθανίου ατμού είναι οι πιο συνηθισμένοι. Η βασική διαφορά μεταξύ αναμόρφωσης ατμού και αυτοθερμικής αναμόρφωσης είναι ότι η αναμόρφωση ατμού χρησιμοποιεί την αντίδραση υδρογονανθράκων με νερό, ενώ η αυτοθερμική αναμόρφωση χρησιμοποιεί οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα ή ατμό σε αντίδραση με μεθάνιο για να σχηματίσει αέριο σύνθεσης. Επιπλέον, η αναμόρφωση με ατμό είναι μια ενδόθερμη αντίδραση ενώ η αυτοθερμική αναμόρφωση είναι μια εξώθερμη αντίδραση.
Το παρακάτω infographic συνοψίζει τις διαφορές μεταξύ της αναμόρφωσης ατμού και της αυτοθερμικής αναμόρφωσης σε μορφή πίνακα.
Σύνοψη – Steam Reforming vs Autothermal Reforming
Οι Reformers είναι συσκευές χρήσιμες στη χημική σύνθεση καθαρού αερίου υδρογόνου από μεθάνιο παρουσία καταλύτη. Υπάρχουν δύο τύποι συσκευών όπως ο αναμορφωτής ατμού και ο αυτοθερμικός αναμορφωτής. Η βασική διαφορά μεταξύ αναμόρφωσης ατμού και αυτοθερμικής αναμόρφωσης είναι ότι η αναμόρφωση ατμού χρησιμοποιεί την αντίδραση υδρογονανθράκων με νερό, ενώ η αυτοθερμική αναμόρφωση χρησιμοποιεί οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα ή ατμό σε αντίδραση με μεθάνιο για να σχηματίσει αέριο σύνθεσης.
