کاتالیست ریفرمینگ اولیه بخار آب

کاتالیست ریفرمینگ اولیه بخار آب، در واحدی با نام Steam Reformer به کار می‌رود که در آن متان یا هیدروکربن‌های سبک با بخار آب در حضور کاتالیست و در دمای بالا واکنش داده و به هیدروژن (H₂)، کربن‌مونوکسید (CO) و مقدار کمی CO₂ تبدیل می‌شود.

⚗️ واکنش‌های اصلی کاتالیستی:

1. ریفرمینگ متان:

CH4+H2O→CO+3H2ΔH=+206 kJ/mol\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO} + 3\text{H}_2 \quad \Delta H = +206 \text{ kJ/mol}CH4​+H2​O→CO+3H2​ΔH=+206 kJ/mol

2. ریفرمینگ هیدروکربن‌های سنگین‌تر (C₂+):

CnH2n+2+nH2O→nCO+(2n+1)H2\text{C}_n\text{H}_{2n+2} + n\text{H}_2\text{O} \rightarrow n\text{CO} + (2n+1)\text{H}_2Cn​H2n+2​+nH2​O→nCO+(2n+1)H2​

3. واکنش تعادلی گاز آب (Water-Gas Shift):

CO+H2O↔CO2+H2ΔH=−41 kJ/mol\text{CO} + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2 \quad \Delta H = -41 \text{ kJ/mol}CO+H2​O↔CO2​+H2​ΔH=−41 kJ/mol 

🔬 ترکیب و ساختار کاتالیست:

کاتالیست‌ها معمولاً به صورت قرص (Tablet)، استوانه‌ای (Rings)، یا سدل (Saddle) تولید می‌شوند، با سوراخ‌هایی برای افزایش سطح تماس گاز با کاتالیست و کاهش افت فشار.

🌡️ شرایط عملیاتی:

صنایع کاربرد:

1. پتروشیمی و آمونیاک:

تأمین گاز سنتز (H₂ + N₂) برای سنتز آمونیاک

در واحدهای اولیه تولید اوره، ملامین و نیترات‌ها

2. تولید هیدروژن:

پالایشگاه‌ها برای هیدروژن‌دار کردن نفتا، گازوئیل

ایستگاه‌های هیدروژن در صنایع انرژی و حمل‌ونقل

3. متانول:

گاز سنتز برای تولید CH₃OH (با نسبت H₂/CO مناسب)

4. فولاد (DRI):

تولید گاز احیایی برای احیای مستقیم سنگ آهن در میدرکس یا HYL

❗ نکات فنی مهم:

حساس به سولفور: ترکیبات گوگردی حتی در ppm، کاتالیست را مسموم (poison) می‌کنند.

کک‌سازی: دمای بالا و نسبت بخار کم باعث رسوب کربن (کک) روی سطح کاتالیست می‌شود.

فعال‌سازی اولیه: کاتالیست باید با گاز هیدروژن یا ترکیب مناسب قبل از شروع بهره‌برداری احیا شود.