Уурын шинэчлэл ба автотермаль өөрчлөлтийн гол ялгаа нь уурын шинэчлэлт нь нүүрсустөрөгчийн устай урвалд ордог бол автотермийн шинэчлэл нь метаныг хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл ууртай урвалд оруулж нийлэг хий үүсгэдэг.
Шинэчлэгч нь катализаторын оролцоотойгоор метанаас цэвэр устөрөгчийн хийг химийн нийлэгжүүлэхэд хэрэгтэй төхөөрөмж юм. Энэ төхөөрөмж нь хоёр үндсэн урвалыг ашигладаг: уурын өөрчлөлт, автотермийн шинэчлэл эсвэл хэсэгчилсэн исэлдэлт. Аж үйлдвэрт олон янзын шинэчлэгч байдаг бөгөөд автотермал шинэчлэгч болон уурын метан шинэчлэгч нь хамгийн түгээмэл байдаг.
Steam Reforming гэж юу вэ?
Уурын шинэчлэл гэдэг нь нүүрсустөрөгчийг устай урвалд оруулах замаар нийлэг хий гаргах арга юм. Энэ техникт хамгийн түгээмэл түүхий эд бол байгалийн хий юм. Энэхүү шинэчлэлийн урвалын зорилго нь цэвэр устөрөгчийн хий үйлдвэрлэх явдал юм. Syngas нь устөрөгчийн хий ба нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хийн холимог юм. Энэхүү шинэчлэгчийн хариу үйлдэл дараах байдалтай байна:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
Дээрх урвал нь маш эндотермик шинж чанартай; энэ нь хүрээлэн буй орчноос эрчим хүч зарцуулдаг. Энэхүү шинэчлэгчээр үүсгэгдсэн устөрөгчийн хий нь бүх нүүрстөрөгчийн давхар исэл агаар мандалд гарах үед "саарал устөрөгч" гэж нэрлэгддэг. Нүүрстөрөгчийн давхар ислийн ихэнх хэсгийг геологийн үүднээс авч, хадгалж байгаа тохиолдолд уг бүтээгдэхүүнийг "цэнхэр устөрөгч" гэж нэрлэдэг.
Зураг 01: Уурын шинэчлэлийн аргаар устөрөгчийн үйлдвэрлэл
Дэлхийн устөрөгчийн хийн ихэнх хувийг байгалийн хийн уурын шинэчлэлтээр үйлдвэрлэдэг. Ийм аргаар гаргаж авсан устөрөгчийн хий нь аммиак болон бусад химийн бодисын үйлдвэрлэлийн нийлэгжилтэнд тустай. Энэ урвал нь уурын өндөр даралтын холимог бүхий шинэчлэгч саванд явагддаг. Энд метан нь никель катализаторын оролцоотойгоор ууртай холбогддог. Зөв катализаторыг сонгохдоо ажлын өндөр температурт тархалтын хязгаарлалттай тул гадаргуугийн хэмжээ, эзлэхүүний харьцаа өндөртэй катализаторыг ашиглах нь чухал юм. Бидний ашиглаж болох хамгийн түгээмэл катализаторын хэлбэрт хигээстэй дугуй, араа дугуй, нүхтэй цагираг орно. Түүнчлэн, эдгээр дүрс нь энэ хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой нам даралтын уналтаас бүрддэг.
Автотермаль шинэчлэл гэж юу вэ?
Авто дулааны шинэчлэл гэдэг нь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл уур нь метантай урвалд орж нийлэг хий үүсгэдэг арга юм. Энэ урвал нь метан хэсэгчлэн исэлддэг нэг камерт явагддаг. Энд исэлдэлт явагддаг тул энэ төхөөрөмж дэх урвал нь экзотермик юм. Бид автотермаль шинэчлэлтийг ATR гэж нэрлэж болно. Ерөнхийдөө, урвалын хольц нь нүүрстөрөгчийн давхар ислийг агуулж байвал бид устөрөгчийн хий: нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн бүтээгдэхүүний харьцааг 1: 1 гэж зааж өгч болно. Гэхдээ хэрэв бид нүүрстөрөгчийн давхар ислийн оронд уур хэрэглэж байгаа бол бүтээгдэхүүний хольц нь устөрөгчийн хийн харьцаатай байна: нүүрстөрөгчийн дутуу исэл 2.5: 1. Шинэчлэгчд явагдаж буй урвалууд нь дараах байдалтай байна:
Нүүрстөрөгчийн давхар ислийг ашиглах:
2CH4 + O2 + CO2 ⟶ 3H2 + 3CO + H2O
Steam ашиглах;
4CH4 + O2 + 2H2O ⟶ 10H2 + 4CO
Уурын шинэчлэл ба автотермал реформинг хоёр юугаараа ялгаатай вэ?
Автотермал шинэчлэгч болон уурын метан шинэчлэгч хамгийн түгээмэл байдаг салбаруудад олон төрлийн шинэчлэгч байдаг. Уурын шинэчлэл ба автотермийн шинэчлэлийн гол ялгаа нь уурын шинэчлэлт нь нүүрсустөрөгчийн устай урвалд ордог бол автотермийн реформ нь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл уурыг метантай урвалд оруулж нийлэг хий үүсгэдэг. Түүнчлэн уурын өөрчлөлт нь эндотермик урвал, харин автотермийн өөрчлөлт нь экзотермик урвал юм.
Доорх инфографикийн доор уурын шинэчлэл ба автотермаль шинэчлэлийн ялгааг хүснэгт хэлбэрээр нэгтгэн харуулав.
Товч мэдээлэл – Уурын шинэчлэл ба автотермаль шинэчлэлт
Шинэчлэгч нь катализаторын оролцоотойгоор метанаас цэвэр устөрөгчийн хийг химийн нийлэгжүүлэхэд хэрэгтэй төхөөрөмж юм. Уурын шинэчлэгч ба автотермал шинэчлэгч гэсэн хоёр төрлийн төхөөрөмж байдаг. Уурын шинэчлэл ба автотермийн шинэчлэлийн гол ялгаа нь уурын шинэчлэлт нь нүүрсустөрөгчийн устай урвалд ордог бол автотермийн реформ нь хүчилтөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл уурыг метантай урвалд оруулж нийлэг хий үүсгэдэг.
