5.1.3 Effect of the CaO to methane

5.1.3 Effect of the CaO to methane molar ratioFigures 5.9–5.12 show the effect of the CaO/CH4 molar ratio in the 0–8 range on the H2 yield in the FR and SR, total H2 yield, H2 purity in FR, and CH4 conversion, respectively, when the operating FR temperatures were in the 500–800 °C range, the SR temperature was 500 °C, and the SFR/CH4, Fe3O4/CH4, and SSR/CH4 molar ratios were 2.2, 1, and 2.87 respectively. The results showed that when the FR temperature was 800 °C, increasing the CaO/CH4 molar ratio had no effect on the system, as seen in Figures 5.9–5.12. At high FR temperatures, the carbonation reaction (Eq. (3.3)) was not favored; thus CO2 was not captured by CaO and the system was not affected by adding CaO to it. When the FR temperature was 500, 600, and 700 °C, increasing the CaO/CH4 molar ratio increased the H2 yield in the FR, as shown in Figure 5.9. By increasing the CaO/CH4 molar ratio at low temperatures, CO2 could be captured by CaO via the carbonation reaction (Eq. (3.3)) resulting in enhancing the production of H2 via the water-gas shift (Eq. (3.2)) and SMR (Eq. (3.1)) reactions. When the FR temperature was increased, the H2 yield in the FR decreased. However, the maximum total H2 yield could be obtained when the FR temperature was 600 °C, as shown in Figure 5.10. This was due to Fe3O4 not being able to react with CH4 to form Fe0.947O by partial (Eq. (3.4)) or complete oxidation (Eq. (3.5)) for a FR temperature of 500 °C and in a steam-enriched environment, since Fe0.947O could react with H2O to form H2 at low temperature via the steam-iron reaction (Eq. (6)). The oxidizing and reducing reactivities of iron oxide are average (K. Svoboda et al., 2007). Metal oxides such as manganese oxide (MnO) are very difficult to reduce but oxidizing metallic Mn is an easy process, while NiO can be very easily reduced and oxidizing Ni is very difficult. The oxidizing and reducing reactivities of iron oxide are intermediate between MnO and NiO; therefore iron oxide is sensitive to both oxidizing agents (such as H2O and CO2) and reducing agents (such as CH4, H2, and CO). Thus, at a FR temperature of 500 °C, Fe0.947O cannot form in the FR, because of the absence of a reactant which could react with steam in the SR to generate high-purity H2. Therefore, the total H2 yield was lower at the FR temperature of 500 °C than at 600 °C.By increasing the CaO/CH4 molar ratio, the H2 purity in the FR increased at the FR temperatures of 500, 600, and 700 °C, as shown in Figure 5.11. The maximum H2 purity in the FR, which was 97.01%, while the H2 yield in the FR and total H2 yield of 3.04 and 3.75, respectively, could be obtained at the FR temperature of 600 °C and CaO/CH4 molar ratio of 1.58. Although,

Results (Thai) 1:

5.1.3 ผลกระทบจาก CaO อัตราส่วนกรามก๊าซมีเทน
ตัวเลข 5.9-5.12 แสดงผลกระทบของอัตราส่วน CaO / CH4 ในช่วง 0-8 ในอัตราผลตอบแทนใน H2 FR และอาร์, ผลผลิตรวม H2, H2 บริสุทธิ์ใน FR, และการแปลง CH4 ตามลำดับเมื่ออุณหภูมิ FR ปฏิบัติการ อยู่ในช่วง 500-800 องศาเซลเซียสอุณหภูมิ SR 500 ° C และ SFR / CH4, Fe3O4 / CH4 และ SSR / CH4 อัตราส่วนโมล 2.2, 1, และ 2.87 ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่าเมื่ออุณหภูมิ FR เป็น 800 ° C เพิ่ม CaO / CH4 อัตราส่วนไม่มีผลกระทบต่อระบบเท่าที่เห็นในรูปที่ 5.9-5.12 ที่อุณหภูมิสูง FR ปฏิกิริยาอัดลมจุด (. eq (3.3)) ไม่ได้รับการสนับสนุน; จึง CO2 ไม่ได้ถูกจับโดย CaO และระบบที่ไม่ได้รับผลกระทบจากการเพิ่ม CaO กับมัน เมื่ออุณหภูมิของ FR คือ 500, 600 และ 700 องศาเซลเซียสที่เพิ่มขึ้น CaO / CH4 อัตราส่วนที่เพิ่มขึ้นอัตราผลตอบแทนใน H2 FR ดังแสดงในรูปที่ 5.9 โดยการเพิ่มอัตราส่วน CaO / CH4 ที่อุณหภูมิต่ำ CO2 จะได้รับการบันทึกโดย CaO ผ่านปฏิกิริยาอัดลม (สม. (3.3)) ส่งผลในการเสริมสร้างการผลิตของ H2 ผ่านกะน้ำก๊าซ (สม. (3.2)) และ SMR (สม. (3.1)) ปฏิกิริยา เมื่ออุณหภูมิของ FR เพิ่มขึ้นอัตราผลตอบแทนใน H2 FR ลดลง อย่างไรก็ตามอัตราผลตอบแทน H2 รวมสูงสุดจะได้รับเมื่ออุณหภูมิ FR 600 ° C ดังแสดงในรูปที่ 5.10 นี่คือสาเหตุที่ Fe3O4 ไม่สามารถที่จะทำปฏิกิริยากับ CH4 ในรูปแบบ Fe0.947O โดยบางส่วน (สม. (3.4)) หรือการเกิดออกซิเดชันฉบับสมบูรณ์ (สม. (3.5)) สำหรับอุณหภูมิ FR 500 องศาเซลเซียสและในอบไอน้ำที่อุดมด้วย สภาพแวดล้อมตั้งแต่ Fe0.947O อาจทำปฏิกิริยากับ H2O ในรูปแบบ H2 ที่อุณหภูมิต่ำผ่านปฏิกิริยาไอน้ำเหล็ก (สม. (6)) ออกซิไดซ์และลดปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์เฉลี่ย (เค Svoboda et al., 2007) โลหะออกไซด์เช่นแมงกานีสออกไซด์ (MnO) เป็นเรื่องยากมากที่จะลด แต่ออกซิไดซ์โลหะแมงกานีสเป็นกระบวนการที่ง่ายในขณะที่ NiO สามารถลดลงได้อย่างง่ายดายและออกซิไดซ์ Ni เป็นเรื่องยากมาก ออกซิไดซ์และลดปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์เป็นสื่อกลางระหว่าง MnO และ NiO; จึงเหล็กออกไซด์มีความไวต่อสารออกซิไดซ์ทั้งสอง (เช่น H2O และ CO2) และตัวแทนลด (เช่น CH4, H2 และ CO) ดังนั้นที่อุณหภูมิ FR 500 ° C, Fe0.947O ไม่สามารถฟอร์มใน FR เพราะขาดสารตั้งต้นที่สามารถทำปฏิกิริยากับไออาร์ในการสร้าง H2 มีความบริสุทธิ์สูง ดังนั้นอัตราผลตอบแทนรวม H2 ต่ำที่อุณหภูมิ FR 500 ° C กว่า 600 ° C ออกซิไดซ์และลดปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์เป็นสื่อกลางระหว่าง MnO และ NiO; จึงเหล็กออกไซด์มีความไวต่อสารออกซิไดซ์ทั้งสอง (เช่น H2O และ CO2) และตัวแทนลด (เช่น CH4, H2 และ CO) ดังนั้นที่อุณหภูมิ FR 500 ° C, Fe0.947O ไม่สามารถฟอร์มใน FR เพราะขาดสารตั้งต้นที่สามารถทำปฏิกิริยากับไออาร์ในการสร้าง H2 มีความบริสุทธิ์สูง ดังนั้นอัตราผลตอบแทนรวม H2 ต่ำที่อุณหภูมิ FR 500 ° C กว่า 600 ° C ออกซิไดซ์และลดปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์เป็นสื่อกลางระหว่าง MnO และ NiO; จึงเหล็กออกไซด์มีความไวต่อสารออกซิไดซ์ทั้งสอง (เช่น H2O และ CO2) และตัวแทนลด (เช่น CH4, H2 และ CO) ดังนั้นที่อุณหภูมิ FR 500 ° C, Fe0.947O ไม่สามารถฟอร์มใน FR เพราะขาดสารตั้งต้นที่สามารถทำปฏิกิริยากับไออาร์ในการสร้าง H2 มีความบริสุทธิ์สูง ดังนั้นอัตราผลตอบแทนรวม H2 ต่ำที่อุณหภูมิ FR 500 ° C กว่า 600 ° C
โดยการเพิ่มอัตราส่วน CaO / CH4, ความบริสุทธิ์ H2 ใน FR เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิ FR 500, 600, และ 700 ° C ดังแสดงในรูปที่ 5.11 สูงสุดความบริสุทธิ์ H2 ใน FR ซึ่งเป็น 97.01% ในขณะที่อัตราผลตอบแทน H2 ใน FR และผลผลิต H2 รวม 3.04 และ 3.75 ตามลำดับอาจจะได้รับที่อุณหภูมิ FR 600 องศาเซลเซียสและ CaO / CH4 อัตราส่วน 1.58 . แม้ว่า,

Results (Thai) 2:

5.1.3 ผลกระทบจากอัตราส่วนการทำกำไรของก๊าซมีเทน
ตัวเลข5.9 –5.12 แสดงผลของอัตราส่วนต่อโมล CaO/CH4 ในช่วง0–8ในผลผลิต H2 ใน FR และ SR, ผลผลิตทั้งหมด H2, ความบริสุทธิ์ H2 ใน FR, และ CH4 การแปลงตามลำดับ, เมื่ออุณหภูมิ FR ในการดำเนินงานในช่วง500–800° c, อุณหภูมิ SR ๕๐๐° c, และ SFR/CH4, Fe3O4/CH4, และ SSR/CH4 อัตราส่วนกรามเป็น๒.๒, 1, และ๒.๘๗ตามลำดับ. ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิ FR ๘๐๐° c, เพิ่มอัตราส่วนต่อโมล CaO/CH4 ไม่มีผลกระทบต่อระบบ, ตามที่เห็นในตัวเลข5.9 – 5.12. ที่อุณหภูมิ FR สูงปฏิกิริยาอัดลม (Eq (๓.๓)) ไม่ได้เป็นที่ชื่นชอบ; ดังนั้น CO2 จึงไม่ได้ถูกจับโดย CaO และระบบไม่ได้รับผลกระทบโดยการเพิ่ม CaO เข้าไป เมื่ออุณหภูมิ FR ๕๐๐, ๖๐๐, และ๗๐๐° c, เพิ่มอัตราส่วนต่อโมล CaO/CH4 เพิ่มผลผลิต H2 ใน FR, ดังที่แสดงในรูป๕.๙. โดยการเพิ่มอัตราส่วนกรามของ CaO/CH4 ที่อุณหภูมิต่ำ, CO2 สามารถถูกจับโดย CaO ผ่านปฏิกิริยาอัดลม (Eq. (๓.๓)) ส่งผลให้การเพิ่มการผลิตของ H2 ผ่านการเปลี่ยนแปลงก๊าซน้ำ (Eq (๓.๒)) และ SMR ((๓.๑)) ปฏิกิริยา. เมื่ออุณหภูมิ FR เพิ่มขึ้น, ผลผลิต H2 ใน FR ลดลง. อย่างไรก็ตาม, สูงสุดผลผลิต H2 รวมอาจจะได้รับเมื่ออุณหภูมิ FR ๖๐๐° c, ดังที่แสดงในรูป๕.๑๐. นี่คือเนื่องจาก Fe3O4 ไม่สามารถตอบสนองกับ CH4 ในรูปแบบ Fe 0.947 O โดยบางส่วน (Eq. (๓.๔)) หรือการเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์ (Eq (๓.๕)) สำหรับอุณหภูมิ FR ๕๐๐° c และในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยไอน้ำเนื่องจาก Fe 0.947 O สามารถตอบสนองกับ H2O ในรูปแบบ H2 ที่อุณหภูมิต่ำผ่านปฏิกิริยาไอน้ำ (Eq (6)) ออกซิไดซ์และลดการทำกิจกรรมของเหล็กออกไซด์โดยเฉลี่ย (k. Svoboda et al., ๒๐๐๗) ออกไซด์โลหะเช่นแมงกานีสออกไซด์ (ในประเทศ) เป็นเรื่องยากมากที่จะลดแต่ออกซิไดซ์โลหะ Mn เป็นกระบวนการที่ง่ายในขณะที่ NiO สามารถลดลงได้อย่างง่ายดายและออกซิไดซ์ Ni เป็นเรื่องยากมาก ออกซิไดซ์และลดการทำกิจกรรมของเหล็กออกไซด์เป็นระดับกลางระหว่างที่อยู่ระหว่างการและ NiO; ดังนั้นเหล็กออกไซด์จึงมีความไวต่อทั้งตัวแทนออกซิไดซ์ (เช่น H2O และ CO2) และลดตัวแทน (เช่น CH4, H2 และ CO) ดังนั้นที่อุณหภูมิ FR ๕๐๐° c, Fe 0.947 O ไม่สามารถสร้างใน FR เนื่องจากการไม่มีสารตั้งต้นที่สามารถตอบสนองกับไอน้ำใน SR เพื่อสร้างความบริสุทธิ์สูง H2 ดังนั้นผลผลิตทั้งหมด H2 ลดลงที่อุณหภูมิ FR ๕๐๐° c กว่าที่๖๐๐° c.
โดยการเพิ่มอัตราส่วนต่อโมล CaO/CH4, ความบริสุทธิ์ H2 ใน FR เพิ่มขึ้นที่อุณหภูมิ FR ของ๕๐๐, ๖๐๐, และ๗๐๐° c, ดังที่แสดงในรูป๕.๑๑. ความบริสุทธิ์สูงสุด H2 ใน FR ซึ่งเป็น๙๗.๐๑% ในขณะที่ผลผลิต H2 ใน FR และผลตอบแทน H2 รวมของ๓.๐๔และ๓.๗๕ตามลำดับอาจจะได้รับที่อุณหภูมิ FR ของ๖๐๐° c และ CH4/อัตราส่วนต่อโมลของ๑.๕๘ แม้ ว่า

Results (Thai) 3:

ผลของ 5.1.3 เคาและอัตราส่วนโมลของก๊าซมีเทน
รูป 5.9-5.12 แสดงผลของอัตราส่วนระหว่างเคาและ CH4 โมลในช่วง 0-8 ต่อผลผลิต H2 ใน FR และ sr.h2 ผลผลิตทั้งหมดใน FR และความบริสุทธิ์ของ H2 และอัตราการแปลง CH4 ใน FR และเมื่ออุณหภูมิการทำงานในช่วง 500-80-0 CH3 CHR CHR อุณหภูมิและอุณหภูมิที่แตกต่างกัน 2.87 ตามลำดับ ผลที่ได้แสดงให้เห็นว่าเมื่ออุณหภูมิ FR เป็น 800 ∶ C เพิ่มอัตราส่วนของเคาตับ ch4 โมลไม่มีผลต่อระบบดังแสดงในรูป 5.9-5.12 ที่อุณหภูมิสูงกว่า FR มันไม่เอื้อต่อการเกิดปฏิกิริยาคาร์บอเนตดังนั้นเคาไม่จับ CO2 และเพิ่มเคาจะไม่ส่งผลกระทบต่อระบบ เมื่อ FR อุณหภูมิเป็น 5000 600 และ 700 ∶ C เพิ่มอัตราส่วนของเคา ch4 โมลสามารถเพิ่มผลผลิต H2 ใน FR ดังแสดงในรูป 5.9 โดยการเพิ่มอัตราส่วนระหว่างเคาและ CH4 มัวร์ที่อุณหภูมิต่ำเคาสามารถจับ CO2 ผ่านปฏิกิริยา 3.3 จึงปรับปรุงการผลิต H2 ผ่าน 3.2 และ SMR ผลผลิตของ H2 ใน FR ลดลงด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ FR อย่างไรก็ตามผลผลิตสูงสุดของ H2 ทั้งหมดจะได้รับเมื่ออุณหภูมิ FR เป็น 600 ∶ C ตามที่แสดงในรูป 5.10 นี้เป็นเพราะ fe3o4 ไม่สามารถฟอร์ม fe0.947o โดยปฏิกิริยากับ ch4 ที่อุณหภูมิต่ำโดยปฏิกิริยากับ H2O ที่อุณหภูมิต่ำโดยปฏิกิริยาของเหล็กที่อุณหภูมิต่ำ ค่าเฉลี่ยของปฏิกิริยาออกซิเดชันและรีดักชันของเหล็กออกไซด์ ออกไซด์ของโลหะเช่นแมงกานีสออกไซด์เป็นเรื่องยากที่จะลดแต่แมงกานีสออกไซด์เป็นกระบวนการที่ง่ายในขณะที่นีโอเป็นเรื่องง่ายที่จะลดและนิกเกิลออกไซด์เป็นเรื่องยาก ออกซิเดชันและการลดปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์อยู่ระหว่าง mno และนีโอดังนั้นเหล็กออกไซด์มีความไวต่อสารออกซิไดซ์เช่น H2O และ CO2 และลดตัวแทนเช่น ch4 H2 และ Co ดังนั้น fe0.947o ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ใน FR ที่อุณหภูมิอุณหภูมิอุณหภูมิของห้าแสนเพราะไม่มีปฏิกิริยากับไอน้ำใน SR สามารถสร้างความบริสุทธิ์สูง H2 ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิ FR เป็น 500 ∶ C ผลผลิตรวม H2 ต่ำกว่า 600 ∶ C
ความบริสุทธิ์ของ H2 ใน FR เพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิ FR เป็น 5000 600 และ 700 ∶ C โดยการเพิ่มอัตราส่วนของเคา CH4 โมลดังแสดงในรูป 5.11 ความบริสุทธิ์สูงสุดของ H2 ใน FR คือ 97.01 เปอร์เซ็นต์ผลผลิตของ H2 ใน FR คือ 3.04 และผลผลิตของ H2 ทั้งหมดคือ 3.75 เมื่ออุณหภูมิของ FR คือ ยังไงก็ตาม