تحقیقات موتور

تحقیقات موتور

گازسازی ترکیب سوخت‌های پایه نفتی و شیمیایی با هدف تولید گاز غنی از هیدروژن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
دانشکده مهندسی هوافضا، پردیس علوم و فناوری‌های نوین، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران
چکیده
در این تحقیق به مطالعه گازسازی سوخت ترکیبی مازوت به عنوان سوخت اصلی و لیکور سیاه به عنوان سوخت مکمل با هدف تولید گاز مخلوط غنی از هیدروژن پرداخته شده است. در این مطالعه اکسیژن و بخار آب به عنوان عوامل گازسازی انتخاب گردیده‌­اند. پژوهش حاضر با رویکرد تعادلی و با استفاده از نرم‌افزار Aspen plus انجام شده است. الگوی ارائه شده از طریق مطالعه تجربی گازسازی یک سوخت ترکیبی اعتبارسنجی گردیده است. پژوهش حاضر با بررسی مشخصه‌­های عملکردی گازسازی، محدوده بهینه دمای گازسازی، نسبت ترکیبات سوخت و نسبت عامل گازساز به سوخت را تعیین کرده است. در انتها نیز اثر افزودن بخارآب به عنوان عامل گازساز ثانویه بر متغیرهای عملکردی و ترکیبات گازهای مخلوط تحقیق شده است. نتایج بدست آمده نشان می‌­دهد که بهترین نسبت ترکیب سوخت برابر با 0.1 و 0.2 و بهینه‌­ترین دمای گازساز 1200 الی 1400 درجه سانتی­گراد است. همچنین با انتخاب محدوده مناسب نسبت اکسیژن به سوخت و نسبت بخارآب به سوخت، گاز مخلوط غنی از هیدروژن خواهد بود؛ بطوریکه هیدروژن در حدود 56% گاز مخلوط را به خود اختصاص می‌­دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Gasification of petroleum and chemical base fuels with the aim of hydrogen-rich syngas

نویسندگان English

Ershad Mardani
Hamidreza Farshi Fasih
Elyas Lekzian
Department of Aerospace Engineering, Faculty of New Science and Technologies, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده English

In this study, the co-gasification of mazut as the primary fuel and black liquor as a supplementary fuel with the aim of hydrogen-rich syngas is investigated. Oxygen and steam have been chosen as gasification agents. The present research was done using the equilibrium method and Aspen Plus software. The presented model has been validated through an experimental gasification article consisting of combined fuel. Then, by analyzing the performance parameters of gasification, the optimum range of gasification temperature, the ratio of fuel compounds, and the ratio of gasification agent to fuel were determined. Finally, the effect of adding steam as a secondary gasifying agent on the performance parameters and composition of syngas was assessed. The results show that the best ratio of fuel composition ranges from 0.1 and 0.2 and the optimum gasification temperature is 1200-1400 centigrade. Moreover, choosing an appropriate range of oxygen to fuel and steam to fuel causes hydrogen-rich syngas; So that, hydrogen includes more than 50% of syngas.

کلیدواژه‌ها English

Mixture Fuel
Syngas
Gasification
Hydrogen
[1] Reyhani HA, Meratizaman M, Ebrahimi A, Pourali O, Amidpour M. Thermodynamic and economic optimization of SOFC-GT and its cogeneration opportunities using generated Syngas from heavy fuel oil gasification. Energy. 2016;107:141–64. doi: 10.1016/j.energy.2016.04.010
[2] Islam MW. Effect of different gasifying agents (steam, H2O2, oxygen, CO2, and air) on gasification parameters. International journal of hydrogen energy. 2020;45:31760-74. doi: 10.1016/j.ijhydene.2020.09.002
[3] Kakati U, Sakhia ak, Baghel P, Trada A, Mahapatra S, Upadhyay D, Kaushal P. Sustainable utilization of bamboo through air-steam gasification in downdraft gasifier: Experimental and simulation approach. Energy. 2022;124055. doi: 10.1016/j.energy.2022.124055
[4] Qatan S, Ghani W, Said M. Prediction and optimization of syngas production from Napier grass air gasification via kinetic modelling and response surface methodology. Energy. 2023;126883. doi: 10.1016/j.energy.2023.126883  
[5] Fasih HF, Ghassemi H, Mazrae Shahi HK. Gasification of a Heavy Fuel Oil: A Parametric Study on Energy and Exergy Analysis for Different Gasifying Agents. Petroleum Chemistry. 2021;61:162-71. doi: 10.1134/S0965544121020055
[6] He Z, Sun Y, Cheng S, Jia Z, Tu R, Wu Y, Shen X, Zhang F, Jiang E, Xu X. The enhanced rich H2 from co-gasification of torrefied biomass and low rank coal: The comparison of dry/wet torrefaction, synergetic effect and prediction. Fuel. 2021;287:119473. doi: 10.1016/j.fuel.2020.119473
[7] Singh M, Salaudeen S, Gilroyed B, Dutta A. Simulation of biomass-plastic co-gasification in a fluidized bed reactor using Aspen plus. Fuel. 2022; 319:123708. doi: 10.1016/j.fuel.2022.123708  
[8] Rosha P, Kumar S, Vikram S, Ibrahim H, Muhtaseb A. H2-enriched gaseous fuel production via cogasification of an algae-plastic waste mixture using Aspen PLUS. International journal of hydrogen energy. 2022;47:26294-302. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.11.092  
[9] Bae JS, Lee DW, Park SJ, Lee YJ. Hong JC, Won H, Han C, Choi YC. High-Pressure Gasification of Coal Water Ethanol Slurry in an Entrained Flow Gasifier for Bioethanol Application. Energy Fuels. 2012;26:6033-39. doi: 10.1021/ef301079z
[10] Mazzoni L, Janajreh I, Elagroudy S, Ghenai C. Modeling of plasma and entrained flow co-gasification of MSW and petroleum sludge. Energy. 2020;196:117001. doi: 10.1016/j.energy.2020.117001
[11] Cao C, Guo L, Chen Y, Guo S, Lu Y. Hydrogen production from supercritical water gasification of alkaline wheat straw pulping black liquor in continuous flow system. International journal of hydrogen energy. 2011;36:13528-135. doi: 10.1016/j.ijhydene.2011.07.101
[12] Wu Z, Meng H, Luo Z, Chen L, Zhao J, Wang S. Performance evaluation on co-gasification ofbituminous coal and wheat straw in entrained flow gasification system. International Journal of Hydrogen Energy. 2017;42:18884-93. doi: 10.1016/j.energy.2020.117001
[13] Al-Zareer M, Dincer I, Rosen MA. Production of hydrogen-rich syngas from novel processes for gasification of petroleum cokes and coals. international journal of hydrogen energy. 2019;45:11577-92. doi: 10.1016/j.ijhydene.2019.10.108
[14] Okati A, Khani MR, Shokri B, Rouboa A, Monteiro E. Optimizing the operating conditions for hydrogenrich syngas production in a plasma co-gasification process of municipal solid waste and coal using Aspen Plus. International journal of hydrogen energy. 2022;47:26891-900. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.06.058
دوره 70، شماره 3 - شماره پیاپی 72
مقالات برتر بیستمین کنفرانس دینامیک شاره ها
پاییز 1402
صفحه 30-38

  • تاریخ دریافت 15 فروردین 1403
  • تاریخ بازنگری 24 فروردین 1403
  • تاریخ پذیرش 15 اردیبهشت 1403