2. Đánh giá khả năng ứng dụng của hệ thống thiếtbị phản ứng.
2.2.2. Ảnh hưởng của áp suất riêng phần CH4và CO2 đến phản ứng MDR
Để đánh giá ảnh hưởng áp suất riêng phần của CH4 và CO2 lên phản ứng MDR, các phản ứng trên chất xúc tác 10%Co/MA00 được tiến hành với khoảng áp suất từ 10-40 kPa ở nhiệt độ 1023 K. Hình 2.5 cho thấy mối tương quan giữa độ chuyển hóa CH4 và CO2 với sự thay đổi áp suất riêng phầnPc/^ khi cố định áp suất riêng phần Pc0 ở 20 kPa (Hình 3.5a) và sự thay đổi PCOĩ khi cố định PCH' 20 kPa (Hình 2.5b). Độ chuyển hóa CH4 giảm dần khoảng 15,0% khi tăng PCfỉ' từ 10 kPa đến 40 kPa (xem Hình 2.5a). Độ giảm sự chuyển hóa CH4 là do sự gia tăng hình thành carbon từ phản ứng phân hủy CH4. Lượng cặn carbon tạo thành trên các tâm hoạt động của xúc tác, ngăn chặn và cản trở quá trình xúc tác của phản ứng MDR [36]. Ngược lại, sự chuyển hóa CO2 tăng lên và đạt 80,6% khi PCUị tăng từ 10 kPa lên 40 kPa.
Do đó, sự tăng áp suất riêng phần CH4 dẫn đến tăng khả năng hấp phụ CH4 trên chất xúc tác, từ đó tăng mức tiêu thụ CƠ2 thông qua phản ứng MDR [37]. Xu hướng tương tự cũng xuất hiện đối với phản ứng MDR trên chất xúc tác Co/CeƠ2 [36].
9090 90
10 20 30 40 10 20 30 40
pCH4 (kPa) PC02 (kPa)
Hình 2.5. Anh hưởng của áp suất riêng phần PCHi và Pco lên độ chuyển hóa CH4 và CO2 trong MDR trên xúc tác 10%Co/MA00 ở 1023 K.
Độ chuyển hóa CH4 tăng liên tục đến 82,7% khi tăng PCŨ2 từ 10 kPa lên 40 kPa, trong khi giữ PCHa ở 20 kPa (xem Hình 2.5b). Hiện tượng này có thể được giải thích thơng qua việc
tăng cường loại bỏ cặn carbon, như mô tả trong phương trình 4 và 5 [38] và sự tồn tại của quá trình reforming hơi nước do sự gia tăng H2O thơng qua q trình chuyển dịch ngược nước- khí [31].
CH. CxHị_x H2 +CO (4)
co2 +h2<^co+h2o (5)
Độ chuyển hóa CO2 giảm khi tăng PC()2 từ 10 kPa lên 40 kPa (xem Hình 2.5b), có thể là do sự thiếu hụt CH4 trong phản ứng với nguyên liệu giàu CO2. Hơn nữa, sự hiện diện của CO2 dư thừa trong thiết bị phản ứng có thể làm tăng khả năng oxy hóa các hạt kim loại hoạt động (xem Phương trình (7)), dẫn đến giảm hấp phụ CO2 [30].
3Co + 4C*ơ2 —> Co3O4 -I- 4CO (6)