Enerji ve Çevre Dünyası 179. Sayı | Doğalgaz Dergisi 236. Sayı(Ocak-Şubat 2023)

26 DOĞALGAZ VE ENERJİ • Ocak - Şubat / 2023 - 1. Bölüm - MAKALE Doğal Gazdan Buhar Reformasyonu ile Hidrojen Üretiminin Simülasyonu ve Optimizasyonu AKBAR KHOSHNOUDI Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimler Enistitüsü Kimya Mühendisliği 1. GIRIŞ Enerji, insan yaşamının ve dünyadaki gelişmenin en önemli ihtiyacıdır. Bu nedenle enerji, sürdürülebilir enerji gelişimi konusundaki tüm tartışmalarda ve toplantılarda dünyanın temel düşüncesidir. Güneş, rüzgar ve hidrojen enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynakları çevre dostu olarak kabul edilir [1]. Hidrojen yakıtının ve talebinin önümüzdeki birkaç yıl içinde hızla artması bekleniyor. Hidrojen enerjinin kullanımı, bir enerji kaynağı ve depolama yöntemleri olarak gözden geçirilmiştir[2]. Atıktan enerji teknolojileri yoluyla hidrojen, biyogaz vs atık malzemelerin enerji kaynaklarına geri dönüştürülmesi, hidrojen yakıtının önemi, alternatif temiz enerji ve yüksek yayılım kullanımı nedeniyle fosil yakıt tükenmesinin üstesinden gelmek olarak bilinir [3]. Ayrıca fosil yakıtlar, karbon oksitler, azot, kükürt vs gibi gazlar nedeniyle yanma ürünü çevre üzerinde kötü bir etkiye sahiptir. küresel ısınmada başlıca sorumluluğa sahip olan ülkelerdir. Hidrojen yakıtı alternatif temiz enerji yakıtı olarak kabul edilir ve çevre dostu kaynaklardan üretilebilir. Mevcut durumda, yenilenebilir enerji kaynaklarından su elektrolizi yoluyla çok az miktarda hidrojen üretildiği ve halen en yüksek miktarın fosil yakıtlardan üretildiği araştırılmaktadır[4,5]. Hidrojen yakıtının avantajları ve çok yönlülüğü nedeniyle, uzun vadede hidrojen, hidrokarbon yakıtlarının alternatifi olacaktır. Ayrıca hidrojen yakıtı en verimli ve temiz enerji D ünyada üretilen hidrojenin (H2) büyük bir kısmını oluşturan doğal gaz buhar reformasyonu, ürün verimi ve enerji tüketimi açısından uygun maliyetli bir yöntem olarak kabul edilir. Bu çalışmada, Aspen HYSYS V12 yazılımı kullanılarak endüstriyel bir doğal gazın buhar reformasyonu prosesinin bir simülasyonunu ve optimizasyon çalışmasını sunuyoruz. Tüm parametreler, hidrojen üretim bölgesi üniteleri (Reformer Reaktör, Su - Gaz Dönüştürme Reaktörü ) ve arıtma bölgesi üniteleri (Absorber ve Metanatör) dahil olmak üzere eksiksiz bir işlem sürecini başarıyla yürütmek için optimize edildi. Reformer ve Su - Gaz Dönüştürme reaktörlerindeki sıcaklıkların sırasıyla 790 °C ve 200 °C’de sabitlenmesi, 5 atm’lik bir basınç ve buhar karbon oranıyla (S/C= 4) belirli koşullar altında elde edilebilecek en yüksek hidrojen üretimi (1323 Kg/h) elde edildi. Ayrıca arıtma bölgesinde istenmeyen CO2 ve CO gazlarının ~ %100’ü uzaklaştırıldı ve ısı entegrasyonu sonrası prosesin ısıtma, soğutma ısı değişim ünitelerinde enerji tüketiminde %80 oranında tassaruf sağlandı. Nihai üründe %84.23 saf H2, %15.63 H2O ve %0.14 CH4 bulunmaktadır. Bu hidrojen içeriği birçok uygulamada petrol, doğal gaz rafineri, petrokimya ve yakıt pilleri için uygundur. Daha saf veya %100 saf hidrojen gerekiyorsa, basınç salınımlı adsorpsiyon (BSA) kullanılmalıdır.