ההבדל העיקרי בין רפורמה בקיטור לרפורמה אוטו-תרמית הוא שרפורמציה בקיטור משתמשת בתגובה של פחמימנים עם מים, בעוד שרפורמה אוטו-תרמית משתמשת בתגובה של מתאן עם חמצן ופחמן דו חמצני או קיטור ליצירת גז סינון.
רפורמים הם מכשירים שימושיים בסינתזה כימית של גז מימן טהור מתאן בנוכחות זרז. מכשיר זה משתמש בשתי תגובות עיקריות: רפורמה בקיטור, רפורמה אוטומטית או חמצון חלקי. ישנם רפורמרים רבים ושונים בתעשיות, ורפורמר אוטו-תרמי ורפורמר מתאן בקיטור הם הנפוצים ביותר.
מה זה Steam Reforming?
ריפורמציה בקיטור היא הטכניקה של הפקת גז סינת באמצעות תגובה של פחמימנים עם מים. בטכניקה זו, חומר ההזנה הנפוץ ביותר הוא גז טבעי. מטרת התגובה הרפורמית הזו היא ייצור גז מימן טהור. סינגז הוא תערובת של גז מימן וגז פחמן דו חמצני. התגובה המתרחשת ברפורמר זה היא כדלקמן:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
התגובה לעיל היא מאוד אנדותרמית; הוא צורך אנרגיה מהסביבה. גז המימן המופק באמצעות הרפורמר הזה נקרא "מימן אפור" כאשר כל הפחמן הדו חמצני משתחרר לאטמוספירה. המוצר נקרא "מימן כחול" כאשר רוב הפחמן הדו חמצני נלכד ומאוחסן גיאולוגית.
איור 01: ייצור מימן באמצעות שיטת ריפורמציה בקיטור
רוב גז המימן בעולם מיוצר באמצעות רפורמה בקיטור של גז טבעי. גז מימן המיוצר באופן זה שימושי בסינתזה תעשייתית של אמוניה וכימיקלים אחרים. תגובה זו מתרחשת בכלי רפורמר בעל תערובת קיטור בלחץ גבוה. כאן, מתאן מוכנס במגע עם קיטור בנוכחות זרז ניקל. בעת בחירת הזרז הנכון, חשוב להשתמש בזרז בעל יחס שטח פנים לנפח גבוה בגלל מגבלות הדיפוזיה המתרחשות בטמפרטורות עבודה גבוהות. צורות הזרז הנפוצות ביותר בהן אנו יכולים להשתמש כוללות גלגלי חישור, גלגלי שיניים וטבעות עם חורים. יתר על כן, צורות אלו מורכבות ממפל לחץ נמוך שחשוב ליישום זה.
מה זה רפורמה אוטו-תרמית?
רפורמה אוטומטית היא טכניקה שבה חמצן ופחמן דו חמצני או קיטור מגיבים עם מתאן ומייצרים גז סינת.תגובה זו מתרחשת בתא בודד שבו מתאן מתחמצן חלקית. התגובה במכשיר זה היא אקסותרמית מכיוון שמתרחש כאן חמצון. אנו יכולים לציין את המונח רפורמה אוטומטית כ-ATR. באופן כללי, כאשר תערובת התגובה מכילה פחמן דו חמצני, אנו יכולים לציין את יחס התוצר של גז מימן: פחמן חד חמצני כ-1: 1. אבל אם אנו משתמשים בקיטור במקום פחמן דו חמצני, אז תערובת המוצר תהיה ביחס של גז מימן: פחמן חד חמצני כ-2.5: 1. התגובות המתרחשות ברפורמר הן כדלקמן:
שימוש בפחמן דו חמצני:
2CH4 + O2 + CO2 ⟶ 3H2 + 3CO + H2O
Using Steam;
4CH4 + O2 + 2H2O ⟶ 10H2 + 4CO
מה ההבדל בין Steam Reforming ל-Autothermal Reforming?
ישנם רפורמים רבים ושונים בתעשיות שבהן רפורמר אוטו-תרמי ורפורמר מתאן בקיטור הם הנפוצים ביותר. ההבדל העיקרי בין רפורמה בקיטור לרפורמה אוטו-תרמית הוא שרפורמציה בקיטור משתמשת בתגובה של פחמימנים עם מים, בעוד שרפורמה אוטו-תרמית משתמשת בחמצן ובפחמן דו חמצני או בקיטור בתגובה עם מתאן ליצירת גז סינת.יתר על כן, רפורמה בקיטור היא תגובה אנדותרמית בעוד שרפורמה אוטו-תרמית היא תגובה אקסותרמית.
להלן אינפוגרפיקה מסכמת את ההבדלים בין רפורמה בקיטור לרפורמה אוטו-תרמית בצורה טבלאית.
סיכום – Steam Reforming לעומת Autothermal Reforming
רפורמים הם מכשירים שימושיים בסינתזה כימית של גז מימן טהור מתאן בנוכחות זרז. ישנם שני סוגים של מכשירים כמו רפורמר קיטור ורפורמר אוטומטי. ההבדל העיקרי בין רפורמה בקיטור לרפורמה אוטו-תרמית הוא שרפורמציה בקיטור משתמשת בתגובה של פחמימנים עם מים, בעוד שרפורמה אוטו-תרמית משתמשת בחמצן ובפחמן דו חמצני או בקיטור בתגובה עם מתאן ליצירת גז סינת.
