کاتالیست پیش ریفرمینگ بخار آب

کاتالیست پیش‌ریفورمینگ بخار آب (Steam Pre-Reforming Catalyst)

پیش‌ریفورمینگ (Pre-Reforming) یک مرحله کلیدی در فرآیند تولید هیدروژن، آمونیاک، متانول و سایر مواد شیمیایی مبتنی بر گاز سنتز است. در این مرحله، هیدروکربن‌های سنگین‌تر مانند C₂+ (اتان، پروپان، بوتان و ...) پیش از ورود به راکتور ریفورمر اصلی، با بخار آب واکنش داده و به متان، CO و H₂ تبدیل می‌شوند.

✅ هدف از پیش‌ریفورمینگ چیست؟

کاهش خطر کک‌سازی (کربن‌گذاری) در ریفورمر اصلی

افزایش طول عمر کاتالیست اصلی ریفرمر

بهبود توزیع حرارتی و کاهش دمای اوج ریفرمر اصلی

افزایش بازده تولید هیدروژن و گاز سنتز

⚗️ واکنش‌های اصلی در پیش‌ریفورمینگ

در حضور کاتالیست نیکل (Ni-based) یا فلزات گروه پلاتین روی پایه‌هایی مانند آلومینا (Al₂O₃) یا منیزیا (MgO):

1. ریفورمینگ هیدروکربن‌های سنگین:

CnHm + nH₂O → nCO + (n + m/2)H₂
 

مثلاً برای اتان و پروپان:

C₂H₆ + 2H₂O → 2CO + 5H₂  
C₃H₈ + 3H₂O → 3CO + 7H₂
 

2. واکنش تبدیل متان با بخار (Steam Reforming of Methane):

CH₄ + H₂O ⇌ CO + 3H₂     ΔH° > 0
 

3. واکنش تبدیل آب‌گاز (Water-Gas Shift):

CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂      ΔH° < 0
 

ساختار و ترکیب کاتالیست

فلز فعال: معمولاً نیکل (Ni)؛ گاهی روتنیوم (Ru) یا فلزات پلاتینی (Pt, Rh) برای کاربردهای خاص

پایه: آلومینا (Al₂O₃)، اسپینل، MgAl₂O₄ یا سایر اکسیدهای پایدار در برابر دمای بالا

شکل ظاهری: گلوله‌ای، حلقه‌ای یا اکسترود شده برای افزایش سطح تماس و کاهش افت فشار

🏭 کاربردهای صنعتی

مزایای استفاده از پیش‌ریفورمینگ

کاهش دمای لازم در ریفورمر اصلی

کاهش مصرف انرژی

جلوگیری از تشکیل دوده و گرفتگی لوله‌ها

افزایش پایداری عملکرد کاتالیست‌ها

امکان استفاده از خوراک‌هایی با ترکیب سنگین‌تر (LPG و NGL)

⚠️ نکات عملیاتی مهم

نسبت بخار به کربن (S/C) باید کنترل شود تا از تشکیل دوده جلوگیری گردد. معمولاً:

S/C > 2.5 در پیش‌ریفورمینگ
 

دمای عملکرد پیش‌ریفورمر معمولاً بین 450–650°C است.

فشار عملیاتی نسبت به ریفورمر اصلی کمتر است.