امکان سنجی و تحلیل فنی استفاده از ریفورمر اولیه واحد آمونیاک بعنوان راکتور کراکینگ آمونیاک در تولید هیدروژن صنعتی

در سال های اخیر، با توجه به فشارهای بین المللی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و گذار جهانی به سمت انرژی های پاک، هیدروژن به عنوان یکی از حامل های اصلی انرژی آینده معرفی شده است. یکی از چالش های اساسی در توسعه اقتصاد هیدروژن، دستیابی به روش های موثر، ایمن و مقرون به صرفه برای تولید، ذخیره سازی و انتقال آن است. در این میان، آمونیاک به دلیل چگالی حجمی بالاتر و قابلیت ذخیره سازی و حمل ونقل آسان، به عنوان یکی از حامل های کلیدی برای هیدروژن مطرح شده است. فرآیند کراکینگ آمونیاک (تجزیه حرارتی NH₃ به H₂ وN₂) به عنوان راهکاری عملی برای استخراج هیدروژن در محل مصرف، توجه بسیاری را به خود جلب کرده، اما هزینه های انرژی و نیاز به تجهیزات تخصصی از موانع اصلی توسعه آن به شمار می رود. در این مطالعه، امکان سنجی استفاده مجدد از ریفورمر واحد آمونیاک به عنوان راکتور حرارتی برای کراکینگ آمونیاک مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، کاهش هزینه های سرمایه گذاری اولیه (CAPEX)، عملیاتی (OPEX) و تسریع در راه اندازی واحدهای تولید هیدروژن با تکیه بر زیرساخت های موجود صنعتی است. با توجه به این که ریفورمرهای آمونیاک به طور ذاتی در شرایط دمایی و فشاری بالا و در حضور کاتالیست های فعال عمل می کنند، این فرض مطرح شده که می توان با اعمال تغییراتی محدود در شرایط عملیاتی مانند دما، فشار جزئی و نرخ جریان، واکنش کراکینگ آمونیاک را در همین تجهیزات انجام داد. نتایج مدل سازی اولیه و تحلیل انرژی نشان می دهد که استفاده از این روش می تواند منجر به کاهش قابل توجه مصرف انرژی خالص، افزایش بهره وری فرآیند، استفاده مجدد از تجهیزات مستهلک شده، و کاهش زمان و هزینه راه اندازی واحدهای جدید گردد و در شرایط دمایی ۷۰۰-۷۶۰°C و فشار ۱۸ bar، راندمان تبدیل آمونیاک تا ۹۰٪ در کل سیستم در نظر گرفته شده و تولید هیدروژن بیش از ۳.۵ تن در ساعت در هر گذر از پرایمری ریفور قابل دستیابی است. با توجه به ظرفیت بالای ایران در تولید آمونیاک، اجرای این رویکرد می تواند گامی موثر در توسعه فناوری های پایین دستی هیدروژن، تقویت زنجیره تامین انرژی پاک و ارتقاء جایگاه کشور در بازار جهانی هیدروژن باشد.

کلیدواژه ها:

کراکینگ آمونیاک ، زنجیره تامین هیدروژن