증기 개질에 의한 합성 가스 생산
증기 개혁은 합성 가스 (Syngas) 생산을위한 중요한 산업 공정입니다. , 주로 수소 (H2) 로 구성된 혼합물 및 일산화탄소 (CO) . 여기에는 탄화수소 공급 원료를 고온에서 촉매의 존재 하에서 증기와 반응하는 것이 포함됩니다. 이 프로세스는 다음을 포함하여 다양한 산업에서 널리 사용됩니다.
* 암모니아 생산 : 증기 개질의시나 가스는 하버-보쉬 과정을 통해 암모니아를 합성하는 데 사용됩니다.
* 메탄올 생산 : Syngas는 메탄올 생산의 핵심 사료입니다.
* Fischer-Tropsch 합성 : Syngas는 Fischer-Tropsch 공정을 통해 액체 연료 및 화학 물질로 전환 될 수 있습니다.
* 수소 생산 : 증기 개혁은 연료 전지 및 정유소를 포함한 다양한 응용 분야에서 중요한 수소 공급원입니다.
과정 :
1. 피드 스톡 : 이 공정은 일반적으로 천연 가스 (메탄)를 사용하지만 나프타, 프로판 및 부탄과 같은 다른 탄화수소도 사용할 수 있습니다.
2. 전처리 : 공급 원료는 정제되어 촉매를 독살 할 수있는 오염 물질을 제거합니다.
3. 개혁 : 공급 원료는 증기와 혼합되어 고온 (700-900 ° C)과 압력 (20-30 bar)에서 촉매 베드를 통과합니다. 주요 반응은 다음과 같습니다.
```
CH4 + H2O → CO + 3H2
```
이 반응은 흡열 이다 , 진행하려면 열 입력이 필요하다는 것을 의미합니다.
4. 이동 반응 : 생성 된 CO는 별도의 반응기에서 증기와 추가로 반응하여 추가 수소를 생성 할 수 있습니다.
```
CO + H2O → CO2 + H2
```
이 반응은 발열 이다 , 열 방출.
5. 정제 : Syngas는 CO2 및 황 화합물과 같은 바람직하지 않은 성분을 제거하도록 정제됩니다.
증기 개혁에 영향을 미치는 주요 요인 :
* 촉매 : 니켈 기반 촉매는 일반적으로 다른 공급 원료 및 작동 조건에 대한 다양한 조성물과 함께 사용됩니다.
* 온도와 압력 : 더 높은 온도와 압력은 개혁 반응을 선호하고 수소 생산을 증가시킵니다.
* 증기 대 탄소 비율 (s/c) : 더 높은 S/C 비율은 수소 생산을 촉진하고 탄소 형성을 최소화합니다.
* 공급 원료 구성 : 공급 원료의 유형과 구성은 Syngas 조성 및 프로세스 효율에 큰 영향을 미칩니다.
증기 개혁의 장점 :
* 높은 수소 수율 : 증기 개혁은 수소를 생산하는 매우 효율적인 방법입니다.
* 넓은 공급 원료 유연성 : 다양한 탄화수소 공급 원료를 사용할 수 있습니다.
* 확립 된 기술 : 신뢰성이 입증 된 성숙하고 잘 이해 된 기술입니다.
증기 개혁의 단점 :
* 높은 에너지 소비 : 이 과정은 흡열 성질로 인해 상당한 에너지 입력이 필요합니다.
* CO2 배출 : 증기 개혁은 온실 가스 배출에 기여하는 부산물로 CO2를 생성합니다.
* 촉매 비활성화 : 촉매는 코킹 및 중독으로 인해 시간이 지남에 따라 비활성화 될 수 있습니다.
환경 고려 사항 :
* 탄소 포획 : 증기 개혁으로부터 이산화탄소 배출을 포착하고 저장하는 기술이 개발되고 있습니다.
* 대체 공급 원료 : 바이오 매스와 같은 탄소 발자국이 낮은 대체 공급 원료를 탐색하는 연구가 진행 중입니다.
전반적으로, 증기 개혁은 합성 가스 및 수소를 생산하는 데 중요한 과정으로 남아 있지만 효율성을 향상시키고 환경 영향을 줄이기위한 지속적인 노력이 이루어지고 있습니다. .
