พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของรีฟอร์มมิงด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของมีเทนในเครื่องปฏิกรณ์ ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนภายใน

Abstract

ในปัจจุบัน แก๊สเรือนกระจกหลักที่ปลดปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ คือ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน เพื่อจัดการกับแก๊สเรือนกระจก เทคโนโลยีการดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จึงได้ถูกคิดค้นขึ้น อย่างไรก็ตาม การดักจับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์นั้น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ยังคงอยู่ในรูป CO2 จึงนำไปสู่เทคโนโลยีการนำแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์มาใช้ประโยชน์ ที่เป็นการเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับได้เป็นสารอื่นที่มีมูลค่า ปฏิกิริยารีฟอร์มมิงด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของมีเทน เป็นการทำปฏิกิริยาระหว่าง แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน จะเห็นได้ว่าปฏิกิริยานี้เป็นการใช้แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทนซึ่งเป็นสาเหตุหลักของแก๊สเรือนกระจก เครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนภายในเป็นเครื่องปฏิกรณ์ที่ได้รวมทั้งหอไรเซอร์ ไซโคลน หอดาวเนอร์ และท่อป้อนกลับ ไว้ในเครื่องปฏิกรณ์เครื่องเดียว ทำให้เครื่องปฏิกรณ์นี้สามารถดำเนินการได้ง่ายกว่าเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนทั่วไป โดยเครื่องปฏิกรณ์ชนิดนี้ถูกแบ่ง ด้วยแผ่นกั้นเป็น 2 ฝั่ง ซึ่งทำหน้าที่เป็นไรเซอร์และดาวเนอร์ของระบบที่เชื่อมกันด้วยช่องบริเวณด้านล่างของ เครื่องปฏิกรณ์ ในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาอุทกพลศาสตร์และปฏิกิริยารีฟอร์มมิงด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ของมีเทนที่เกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนภายในที่มีการออกแบบ ลักษณะตัวกระจายแก๊ส ความสูงของแผ่นกั้นระหว่างด้านไรเซอร์กับดาวเนอร์ ความกว้างของ loop seal และความกว้างของ ทางออกแก๊ส แตกต่างกัน ซึ่งได้ทำการศึกษาโดยใช้อนุภาคขนาด 200 ไมโครเมตร ความหนาแน่น 3000 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร และมีอัตราการป้อนแก๊สด้านดาวเนอร์และด้านไรเซอร์เท่ากับ 0.3 เมตรต่อวินาที และ 1.37 เมตรต่อวินาที ตามลำดับ โดยใช้พลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณในการศึกษา พบว่า การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ฟลูอิไดซ์เบดแบบหมุนเวียนภายในที่เหมาะสม คือ ตัวกระจายแก๊สแบบยกระดับ สัดส่วนความสูงของเครื่องเป็น 2 เท่าของความสูงแผ่นกั้น สัดส่วนความกว้างของเบดเป็น 10 เท่าของ loop seal และสัดส่วนความกว้างของ freeboard zone เป็น 37.5 เท่าของช่องทางออกแก๊ส