Nomenclature

1. Introduction

2. Experimental section

3. Result and discussion

4. Conclusions

Acknowledgement

References

Abstract

The chemical looping process on honeycomb reactor for solar syngas is experimentally studied in this work, which is the key reaction of the liquid sunshine production process. The honeycomb reactor realizes the integration of oxygen carrier and reaction chamber. NiO is placed in the reactor as oxygen carrier and methane is introduced as fuel gas. The results show that, with the development of process, the major reaction in the reactor gradually changed from methane complete oxidation to methane partial oxidation. During the process, the methane conversion and outlet syngas concentration is affected by the methane flow and fractional oxidation. Under the optimal operating conditions, the methane conversion can be maintained more than 95% and the concentration of outlet syngas can be around 90%. Compared with non-honeycomb fixed bed reactor, the methane conversion increases by more than 20 percent point and the concentration of outlet syngas increases by about 10 percent point. In addition, oxygen carrier in honeycomb reactor shows excellent cyclic stability in 30 times experiments.

Introduction

When the consequences of the overuse of fossil fuels come, are we prepared to deal with them? Since the first industrial revolution, fossil fuels have been the primary source of global energy. Behind the exponential progress powered by fossil fuels are the potential of energy crisis and the environmental deterioration [1,2]. Nowadays, annual carbon dioxide emissions are about twice as much as that can be absorbed by nature [3]. If we continue to rely on fossil fuels, the resulting climate change and air pollution will threaten our life [4]. Sunlight is the most abundant source of energy on earth, and it can provide about 885 million TWh of energy in a year, surpassing other kinds of renewable energy by hundreds of times [5]. But it is hard to use it as easily as you flip a switch due to the decentralization and discontinuity of solar [6]. If we want to capture, store sunlight and supply it as energy source, the key process is to convert it into a stable, storable, highenergy-density chemical fuel.

The liquid sunshine vision is increasingly appealing to researchers [7]. Liquid fuels are not difficult to transport and store, and it can be widely used with some improvements to existing infrastructures. Liquid sunlight is designed to convert sunlight into liquid fuels such as methanol. Methanol is an attractive candidate because of its wide application. There are no C-C bonds in methanol which can effectively reduce the greenhouse gas emission due to its low carbon to hydrogen ratio [7]. As the raw material of methanol production, the preparation of solar syngas is a key process in current researches [8–11].

مقاله سال 2016

دو مدل فرایند برای استفاده از کربن دی اکسید و تبدیل آن به متانول استفاده می‌شود. این فرآیندها با استفاده از نرم افزار شبیه ساز aspen plus گسترش و بهبود یافته‌اند. هر دو مدل یک دستگاه اصلاح و یک دستگاه ترکیب و پیوند متانول و یک دستگاه بازیافت و یک نقطه تغذیه CO2 تازه به عنوان اصلی‌ترین تفاوت ساختاری را شامل هستند. در دستگاه اصلاح و ترمیم CO2 به همراه سایر گازها قرار دارند. در این دستگاه گاز سنتز موردنظر در قالب یک پیکربندی قابل تغییر تولید شده‌است. در همین هنگام تبدیل CO2 به هیدرو ژن به همراه یک کاتالیزور که بر پایه ی مس می‌باشد در دستگاه ترکیب و پیوند متانول انجام شده‌است تا محصول هدف یعنی متانول تولید شود. بعد از ترکیب و پیوند متانول، گازسنتزی که واکنش نداده است به دستگاه اصلاح پیوند متانول باز می‌گردند تا بازده انرژی افزایش پیدا کند.

نتایج شبیه‌سازی نشان داده‌است که در هر فرآیند CGTM در مقایسه با فرآیند مرسوم و اولیه GTM به طور مطلوبی می توان بازده انرژی را افزایش و همچنین میزان انتشار CO2 را به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش داد. بازده انرژی همان‌طور که نشان داده‌ شده، تحت تاثیر ضریب بازیافت می‌باشد و به نظر می‌رسد هرچه ضریب بازیافت بالاتر باشد، به طور مطلوبی تبدیل و واکنش CO2 بهبود یافته و همچنین بازده انرژی افزایش و انتشار CO2کاهش می‌یابد. با این حال به نظر می‌رسد ضریب شکست (بازیافت به مرحله اصلاح/بازیافت کلی) تاثیر کمی بر روی بازده انرژی دارد. بازیافت مفیدی که به دستگاه اصلاح باز می‌گردد بسیار ناچیز می‌باشد (در حد صفر).

مقدمه
فرآیند تبدیل گار به متانول (GTM) بر پایه پیوند و ترکیب متانول در دهه گذشته توجه زیادی را به خود جلب کرده‌است، زیرا به طور عمومی تقاضا برای متانول در حال افزایش می‌باشد و عرضه گاز طبیعی با قیمت نسبتا کم صورت می‌گیرد.
متانول یکی ار مهم‌ترین مواد خام اولیه برای پتروشیمی و صنعت تولید انرژی می‌باشد. دلیل آن را می‌توان استفاده بسیار وسیع ماده دانست. محدوده استفاده آن از شیمی (به عنوان مایع حلال یا ماده اولیه تولید اولفین، فرمالدهید، استیک اسید و…) گرفته تا صنعت تولید انرژی (به خودی خود به عنوان سوخت و یا در ترکیب با گازوئیل و یا استفاده در سلول های سوختی متانولی) گسترده است. متانول حتی می‌تواند به کالای مهم‌تر در سال های آینده بدل شود. این موضوع را می‌توان تحت تاثیر منابع فراوان گاز طبیعی مانند گاز شیل و متان موجود بر بستر ذغال سنگی که به تازگی در شکاف‌های افقی و تکنولوژی شکافتن هیدرولیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌است، دانست.

دمای بالای شیمی کلر به روز شده و مکانیزم مهار شامل HCl و Cl2 دوباره مورد بررسی قرار گرفته است. از روش ترموشیمی از جدول ترموشیمی فعال (ATcT) برای به دست آمدن نتایج داده های بهبود یافته برای گونه های حاوی کلر استفاده کرد. خواص شیمیایی هیدروکلراید / Cl2 در اندازه گیری های تجربی بر اساس سرعت موجود در کتابهای مرجع در این مقاله مورد بحث است. با اتصال جدید زیر مجموعه هیدروکلراید / Cl2 با Politecnico دی میلان (POLIMI) مکانیزم گاز سنتز یک مکانیزم جنبشی متشکل از 25 گونه و 102 واکنش به دست آمد. اعتبار در داده های تجربی انتخاب شده از شعله ها ، لوله های شوک و راکتور جریان پلاگین انجام شد. سیستم حاوی Cl2 حساسیت بالا به Cl2 Cl2 + M ⇌ Cl + Cl + M; نشان داد ؛ سرعت ثابت برای این واکنش عدم قطعیت قابل توجه دارد و نیاز به تعیین دقیق درجه حرارت بالا وجود دارد.

1. مقدمه
خواص شیمیایی این کلر در احتراق و تبدیل به گاز سوخت جامد ، تا حدودی به دلیل امکان تولید گازهای گلخانه ای آلاینده و تا حدودی با توجه به پتانسیل های خورنده از کلر یک نگرانی است. به طور خاص زیست توده سالانه و کسری زباله خاص ممکن است مقدار قابل توجه کلر داشته [1] باشد. کلر معمولا در طول تجزیه حرارتی به عنوان کلر هیدروکربن (به عنوان مثال، کلرومتان، CH3Cl)، کلرید هیدروژن (هیدروکلراید) و یا کلرید قلیایی (به طور عمده محلول KCl) منتشر می شود. در طول احتراق کلر تا حد زیادی HCL اکسیده و ساطع خواهد شد. کلرید هیدروژن معمولا محصول کلر مورد نظر در احتراق است ، به دلیل اینکه آن به راحتی می تواند از گاز با یک فرایند سایش خارج شود. با این حال، کلر به عنوان یک منبع برای چند ماده شناخته شده است همچنین تشکیل دیوکسین / فوران از طریق مکانیسم هایی که ممکن است واکنش های فاز گاز با درجه حرارت بالا داشته باشد و همچنین واکنش در دمای پایین کاتالیست خاکستر [2-4].