मीथेन सुधारक: Difference between revisions
No edit summary |
No edit summary |
||
| Line 5: | Line 5: | ||
भाप सुधारक (एसआर), जिसे कभी-कभी भाप मीथेन सुधारक (एसएमआर) भी कहा जाता है, नलिका को गर्म करने के लिए ऊष्मा गैस के एक बाहरी स्रोत का उपयोग करता है जिसमें एक उत्प्रेरक प्रतिक्रिया होती है जो भाप और हल्के हाइड्रोकार्बन जैसे मीथेन, [[बायोगैस]] या रिफाइनरी फीडस्टॉक को हाइड्रोजन में परिवर्तित करती है और [[कार्बन मोनोआक्साइड]] (सिनगैस) होता है। रिएक्टर में अत्यधिक हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड देने के लिए सिनगैस आगे प्रतिक्रिया करता है। अंतिम शुद्धिकरण के लिए आणविक छलनी के साथ दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) के माध्यम से उपयोग से पहले कार्बन ऑक्साइड को हटा दिया जाता है। पीएसए शुद्ध हाइड्रोजन गैस छोड़ने के लिए सिनगैस भाप से अशुद्धियों को सोखने का काम करता है। | भाप सुधारक (एसआर), जिसे कभी-कभी भाप मीथेन सुधारक (एसएमआर) भी कहा जाता है, नलिका को गर्म करने के लिए ऊष्मा गैस के एक बाहरी स्रोत का उपयोग करता है जिसमें एक उत्प्रेरक प्रतिक्रिया होती है जो भाप और हल्के हाइड्रोकार्बन जैसे मीथेन, [[बायोगैस]] या रिफाइनरी फीडस्टॉक को हाइड्रोजन में परिवर्तित करती है और [[कार्बन मोनोआक्साइड]] (सिनगैस) होता है। रिएक्टर में अत्यधिक हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड देने के लिए सिनगैस आगे प्रतिक्रिया करता है। अंतिम शुद्धिकरण के लिए आणविक छलनी के साथ दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) के माध्यम से उपयोग से पहले कार्बन ऑक्साइड को हटा दिया जाता है। पीएसए शुद्ध हाइड्रोजन गैस छोड़ने के लिए सिनगैस भाप से अशुद्धियों को सोखने का काम करता है। | ||
: | :CH<sub>4</sub> + H<sub>2<big>O</big></sub> (भाप) → CO + 3 H<sub>2</sub> एन्दोठेर्मिक | ||
: | :CO + H<sub>2<big>O</big></sub> (भाप) → CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub> एक्ज़ोथिर्मिक | ||
==ऑटोथर्मल सुधार== | ==ऑटोथर्मल सुधार== | ||
| Line 12: | Line 12: | ||
ऑटोथर्मल सुधारक (एटीआर) सिनगैस बनाने के लिए मीथेन के साथ प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या भाप का उपयोग करता है। प्रतिक्रिया एक एकल कक्ष में होती है जहां मीथेन आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होता है। ऑक्सीकरण के कारण प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है। | ऑटोथर्मल सुधारक (एटीआर) सिनगैस बनाने के लिए मीथेन के साथ प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या भाप का उपयोग करता है। प्रतिक्रिया एक एकल कक्ष में होती है जहां मीथेन आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होता है। ऑक्सीकरण के कारण प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है। | ||
जब एटीआर कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है तो | जब एटीआर कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है तो H<sub>2</sub>:उत्पादित CO अनुपात 1:1 है; जब एटीआर भाप का उपयोग करता है तो H<sub>2</sub>:उत्पादित CO अनुपात 2.5:1 है | ||
CO का उपयोग करके प्रतिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों में वर्णित किया जा सकता है | CO<sub>2</sub> का उपयोग करके प्रतिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों में वर्णित किया जा सकता है: | ||
: 2 | : 2 CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> + CO<sub>2</sub> → 3 H<sub>2</sub> + 3 CO + H<sub>2</sub> | ||
और भाप का उपयोग करना | और भाप का उपयोग करना | ||
: 4 | : 4 CH<sub>4</sub> + O<sub>2</sub> + 2 H<sub>2</sub>O → 10 H<sub>2</sub> + 4 CO | ||
सिनगैस का आउटलेट तापमान 950 और 1100 डिग्री सेल्सियस के बीच है और आउटलेट दबाव 100 [[ बार (इकाई) ]] तक हो सकता है।<ref>[http://www.topsoe.com/business_areas/methanol/Processes/AutothermalReforming.aspx Topsoe ATR]</ref> | सिनगैस का आउटलेट तापमान 950 और 1100 डिग्री सेल्सियस के बीच है और आउटलेट दबाव 100 [[ बार (इकाई) ]] तक हो सकता है।<ref>[http://www.topsoe.com/business_areas/methanol/Processes/AutothermalReforming.aspx Topsoe ATR]</ref> | ||
एसएमआर और एटीआर के बीच मुख्य अंतर यह है कि एसएमआर केवल भाप बनाने के लिए ताप स्रोत के रूप में दहन के लिए हवा के माध्यम से ऑक्सीजन का उपयोग करता है, | एसएमआर और एटीआर के बीच मुख्य अंतर यह है कि एसएमआर केवल भाप बनाने के लिए ताप स्रोत के रूप में दहन के लिए हवा के माध्यम से ऑक्सीजन का उपयोग करता है, चूकि एटीआर सीधे ऑक्सीजन का दहन करता है। एटीआर का लाभ यह है कि H<sub>2</sub>:CO को विविध किया जा सकता है, यह विशेष रूप से कुछ दूसरी पीढ़ी के [[जैव ईंधन]] के उत्पादन के लिए उपयोगी है, जैसे [[डाइमिथाइल ईथर]] जिसके लिए 1: 1 की आवश्यकता होती है H<sub>2</sub>:CO अनुपात होता है | | ||
==आंशिक ऑक्सीकरण == | ==आंशिक ऑक्सीकरण == | ||
{{main| | {{main|आंशिक ऑक्सीकरण }} | ||
आंशिक ऑक्सीकरण (पॉक्स) एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया है। यह तब होता है जब एक सबस्टोइकोमेट्रिक ईंधन-वायु मिश्रण को एक सुधारक में आंशिक रूप से दहन किया जाता है, जिससे हाइड्रोजन युक्त सिनगैस बनता है जिसे बाद में आगे उपयोग में लाया जा सकता है। | आंशिक ऑक्सीकरण (पॉक्स) एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया है। यह तब होता है जब एक सबस्टोइकोमेट्रिक ईंधन-वायु मिश्रण को एक सुधारक में आंशिक रूप से दहन किया जाता है, जिससे हाइड्रोजन युक्त सिनगैस बनता है जिसे बाद में आगे उपयोग में लाया जा सकता है। | ||
Revision as of 14:00, 27 September 2023
मीथेन सुधारक भाप सुधार, ऑटोथर्मल सुधार या आंशिक ऑक्सीकरण पर आधारित एक उपकरण है और यह एक प्रकार का रासायनिक संश्लेषण है जो उत्प्रेरक का उपयोग करके मीथेन से शुद्ध हाइड्रोजन गैस का उत्पादन कर सकता है। विकास में कई प्रकार के सुधारक हैं लेकिन उद्योग में सबसे सामान्य होता हैं ऑटोथर्मल सुधारक (एटीआर) और भाप मीथेन सुधारक (एसएमआर) होता है। अधिकांश विधियाँ उच्च तापमान और दबाव पर मीथेन को उत्प्रेरक (सामान्यतौर पर निकल) के संपर्क में लाकर काम करती हैं।
भाप सुधार
भाप सुधारक (एसआर), जिसे कभी-कभी भाप मीथेन सुधारक (एसएमआर) भी कहा जाता है, नलिका को गर्म करने के लिए ऊष्मा गैस के एक बाहरी स्रोत का उपयोग करता है जिसमें एक उत्प्रेरक प्रतिक्रिया होती है जो भाप और हल्के हाइड्रोकार्बन जैसे मीथेन, बायोगैस या रिफाइनरी फीडस्टॉक को हाइड्रोजन में परिवर्तित करती है और कार्बन मोनोआक्साइड (सिनगैस) होता है। रिएक्टर में अत्यधिक हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड देने के लिए सिनगैस आगे प्रतिक्रिया करता है। अंतिम शुद्धिकरण के लिए आणविक छलनी के साथ दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) के माध्यम से उपयोग से पहले कार्बन ऑक्साइड को हटा दिया जाता है। पीएसए शुद्ध हाइड्रोजन गैस छोड़ने के लिए सिनगैस भाप से अशुद्धियों को सोखने का काम करता है।
- CH4 + H2O (भाप) → CO + 3 H2 एन्दोठेर्मिक
- CO + H2O (भाप) → CO2 + H2 एक्ज़ोथिर्मिक
ऑटोथर्मल सुधार
ऑटोथर्मल सुधारक (एटीआर) सिनगैस बनाने के लिए मीथेन के साथ प्रतिक्रिया में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या भाप का उपयोग करता है। प्रतिक्रिया एक एकल कक्ष में होती है जहां मीथेन आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होता है। ऑक्सीकरण के कारण प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है।
जब एटीआर कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करता है तो H2:उत्पादित CO अनुपात 1:1 है; जब एटीआर भाप का उपयोग करता है तो H2:उत्पादित CO अनुपात 2.5:1 है
CO2 का उपयोग करके प्रतिक्रियाओं को निम्नलिखित समीकरणों में वर्णित किया जा सकता है:
- 2 CH4 + O2 + CO2 → 3 H2 + 3 CO + H2
और भाप का उपयोग करना
- 4 CH4 + O2 + 2 H2O → 10 H2 + 4 CO
सिनगैस का आउटलेट तापमान 950 और 1100 डिग्री सेल्सियस के बीच है और आउटलेट दबाव 100 बार (इकाई) तक हो सकता है।[1]
एसएमआर और एटीआर के बीच मुख्य अंतर यह है कि एसएमआर केवल भाप बनाने के लिए ताप स्रोत के रूप में दहन के लिए हवा के माध्यम से ऑक्सीजन का उपयोग करता है, चूकि एटीआर सीधे ऑक्सीजन का दहन करता है। एटीआर का लाभ यह है कि H2:CO को विविध किया जा सकता है, यह विशेष रूप से कुछ दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन के उत्पादन के लिए उपयोगी है, जैसे डाइमिथाइल ईथर जिसके लिए 1: 1 की आवश्यकता होती है H2:CO अनुपात होता है |
आंशिक ऑक्सीकरण
आंशिक ऑक्सीकरण (पॉक्स) एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया है। यह तब होता है जब एक सबस्टोइकोमेट्रिक ईंधन-वायु मिश्रण को एक सुधारक में आंशिक रूप से दहन किया जाता है, जिससे हाइड्रोजन युक्त सिनगैस बनता है जिसे बाद में आगे उपयोग में लाया जा सकता है।
फायदे और नुकसान
भाप सुधार संयंत्रों की पूंजीगत लागत छोटे से मध्यम आकार के अनुप्रयोगों के लिए निषेधात्मक है क्योंकि प्रौद्योगिकी अच्छी तरह से स्केल नहीं करती है। पारंपरिक भाप सुधार संयंत्र 200 और 600 पीएसआई के बीच दबाव पर काम करते हैं और आउटलेट तापमान 815 से 925 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है। चूकि, विश्लेषणों से पता चला है कि भले ही इसे बनाना अत्यधिक महंगा होता है, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया एसएमआर छोटे अनुप्रयोगों के लिए एटीआर की तुलना में अत्यधिक लागत प्रभावी ढंग से हाइड्रोजन का उत्पादन कर सकता है।[2]
यह भी देखें
- उत्प्रेरक सुधार
- औद्योगिक गैस
- सुधारित मेथनॉल ईंधन सेल
- प्रोक्स
- आंशिक ऑक्सीकरण
- रासायनिक लूपिंग सुधार और गैसीकरण
संदर्भ
