کاتالیست ریفرمینگ ثانویه بخار آب

کاتالیست ریفورمینگ ثانویه بخار آب (Secondary Steam Reforming Catalyst) در ادامهٔ فرایند ریفورمینگ اولیه استفاده می‌شود و نقش بسیار مهمی در تکمیل واکنش‌های ناقص و افزایش راندمان تولید گاز سنتز (Syngas) دارد. این کاتالیست در قلب واحدهای تولید آمونیاک، متانول، هیدروژن و فولاد به کار می‌رود.

🔷 موقعیت و تعریف

ریفورمر ثانویه معمولاً بلافاصله پس از ریفورمر اولیه قرار دارد و در آن، گازهای خارج‌شده از ریفورمر اولیه (حاوی CH₄، H₂O، H₂، CO) با مقدار مشخصی هوای داغ یا اکسیژن وارد واکنش می‌شوند. دمای این بخش بالاتر است و از طریق احتراق جزئی متان با اکسیژن، واکنش ریفورمینگ را کامل‌تر می‌کند.

⚗️ واکنش‌های اصلی:

1. احتراق جزئی متان:

CH4+12O2→CO+2H2ΔH=−36 kJ/mol\text{CH}_4 + \frac{1}{2} \text{O}_2 \rightarrow \text{CO} + 2\text{H}_2 \quad \Delta H = -36 \text{ kJ/mol}CH4​+21​O2​→CO+2H2​ΔH=−36 kJ/mol

2. ریفورمینگ با بخار (ادامه واکنش اولیه):

CH4+H2O→CO+3H2\text{CH}_4 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{CO} + 3\text{H}_2CH4​+H2​O→CO+3H2​

3. واکنش گاز آب (Water-Gas Shift):

CO+H2O↔CO2+H2\text{CO} + \text{H}_2\text{O} \leftrightarrow \text{CO}_2 + \text{H}_2CO+H2​O↔CO2​+H2​ 

🔬 ترکیب و ساختار کاتالیست:

کاتالیست‌ها در این بخش باید بسیار مقاوم در برابر دمای بالا (بیش از 1000°C) و اکسیدکننده‌ها (هوای داغ) باشند.

🌡️ شرایط عملیاتی:

صنایع کاربرد:

1. تولید آمونیاک:

به‌منظور تکمیل ریفورمینگ و افزودن نیتروژن (از هوا) برای تهیه گاز سنتز با نسبت N₂:H₂ = 1:3

2. پتروشیمی (متانول):

تولید گاز سنتز با نسبت بهینه برای تولید CH₃OH

3. فولاد (DRI – گاز احیایی):

در فرآیندهایی که به گاز با H₂ بالا نیاز است (مثلاً HYL)

❗ تفاوت با ریفورمینگ اولیه:

نکات کلیدی فنی:

ورود هوا باعث تأمین نیتروژن مورد نیاز سنتز آمونیاک می‌شود.

دمای بسیار بالا نیازمند کاتالیست‌های مقاوم در برابر سینتر شدن و پوسته‌شدن است.

اکسیژن و گرمای احتراق باعث کاهش متان باقیمانده و افزایش هیدروژن می‌شود.

معمولاً از کاتالیست‌هایی با تخلخل پایین‌تر و استحکام مکانیکی بالا استفاده می‌شود.