طراحی و آنالیز دینامیک سیالاتی سیستم یک راکتور با سه بستر سیال برای حلقه شیمیایی تولید هیدروژن

حلقه شیمیایی تولید هیدروژن(CLHG) از سوخت های فسیلی با اصل جداسازی CO2 ، هیدروژن تولید می کند. در این تحقیق دی اکسید آهن. یک حامل اکسیژن مناسب برای این فرآیند و فرایند شامل: راکتور سوخت (FR)- راکتور بخار (SR)- راکتور هوا (AR) می باشد. راکتور سوخت: واکنش کربن همراه گاز های سوخت با هماتیت (Fe2O3) . محصول جامد FeO می باشد. جریان محصول شامل مخلوطی از CO2 و بخار آب می باشد که پس از میعان شدن بخار آب CO2 خالص به دست می آید. سپس FeO وارد راکتور بخار می شود و با بخار واکنش می دهد و هیدروژن و محصول جامد Fe3O4 را می دهد . در راکتور هوا ، دوباره Fe3O4 به Fe2O3 اکسید می شود. در طول این چرخه با جداسازی CO2 ، هیدروژن تولید می شود. در این مقاله ، راکتور بستر سیال فشرده جدید ارائه می شود. بر این اساس یک راکتور با سه بستر سیال و با ظرفیت 50 KW ساخته شده تا فرآیند را امکان سنجی کند.مفهوم جدید از راکتور بستر سیال فشرده در این مقاله ارائه شده که می تواند اکسید آهن را شدیدا به Feo و Fe کاهش دهد ، در حالیکه بطور همزمان گاز سوخت را بطور کامل به CO2و H2O تبدیل می کندو بعد از میعان بخار آب CO2 خالص بدست می آید. راکتور بستر سیال با ظرفیت 50KW ساخته شده در این آزمایش تست هایی را سپری کرد که نتایج آن به شرح زیر می باشد: سرعت چرخش مواد جامد : می تواند در محدوده وسیعی متفاوت باشد و به طور شدید تحت تاثیر سیالیت در سه راکتور قرار گیرد همچنین به میزان کل جامدات و توزیع جرم در بستر بستگی دارد. این تجربیات عملیاتی می تواند به کنترل بالانس جرم و حرارت در راکتور کمک کند. نشتی گاز بین راکتورها : به کمک گاز ردیاب CO2 انجام شد که فهمیده شد نشتی گاز به میزان جامدات در گردش و اختلاف فشار بالانس شده بوسیله ناودانی بستگی دارد. وقتی سیستم نزدیک شرایط استاندارد عملیاتی کار می کرد نشتی کمتر از 2٪ بود. در هر حال نشتی از FR می تواند به 5٪ زیر شرایط برسد، که نشان می دهد حدود5٪ از CO2 می تواند به اتمسفر برود. برای اجتناب از این نشتی باید طول ناودانی زیر سیلیکون هوا را افزایش داد. سیستم راکتور با سه بستر سیال یک اختلاف فشار و سرعت گردش جامدات پایدار در طول عملیات طولانی را نشان داد