स्टीम रिफॉर्मिंग और ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि स्टीम रिफॉर्मिंग में पानी के साथ हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, जबकि ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या स्टीम के साथ मीथेन की प्रतिक्रिया का उपयोग सिनगैस बनाने के लिए किया जाता है।
रिफॉर्मर उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन से शुद्ध हाइड्रोजन गैस के रासायनिक संश्लेषण में उपयोगी उपकरण हैं। यह उपकरण दो मुख्य प्रतिक्रियाओं का उपयोग करता है: भाप सुधार, ऑटोथर्मल सुधार या आंशिक ऑक्सीकरण। उद्योगों में कई अलग-अलग सुधारक हैं, और ऑटोथर्मल सुधारक और भाप मीथेन सुधारक सबसे आम हैं।
स्टीम रिफॉर्मिंग क्या है?
भाप सुधार पानी के साथ हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया के माध्यम से सिनगैस बनाने की तकनीक है। इस तकनीक में, सबसे आम फीडस्टॉक प्राकृतिक गैस है। इस सुधार प्रतिक्रिया का उद्देश्य शुद्ध हाइड्रोजन गैस का उत्पादन है। Syngas हाइड्रोजन गैस और कार्बन डाइऑक्साइड गैस का मिश्रण है। इस सुधारक में जो प्रतिक्रिया हो रही है वह इस प्रकार है:
CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2
उपरोक्त प्रतिक्रिया अत्यधिक ऊष्माशोषी है; यह आसपास से ऊर्जा की खपत करता है। इस सुधारक के माध्यम से उत्पादित हाइड्रोजन गैस को "ग्रे हाइड्रोजन" नाम दिया गया है, जब सभी कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में निकल जाते हैं। उत्पाद को "ब्लू हाइड्रोजन" नाम दिया गया है जब अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड को भूगर्भीय रूप से कब्जा कर लिया जाता है और संग्रहीत किया जाता है।
चित्र 01: भाप सुधार विधि के माध्यम से हाइड्रोजन उत्पादन
दुनिया की अधिकांश हाइड्रोजन गैस प्राकृतिक गैस के भाप सुधार के माध्यम से उत्पन्न होती है। इस प्रकार से उत्पादित हाइड्रोजन गैस अमोनिया और अन्य रसायनों के औद्योगिक संश्लेषण में उपयोगी होती है। यह प्रतिक्रिया एक सुधारक बर्तन में होती है जिसमें भाप का उच्च दबाव मिश्रण होता है। यहां, निकेल उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन को भाप के संपर्क में लाया जाता है। सही उत्प्रेरक का चयन करते समय, उच्च परिचालन तापमान पर होने वाली प्रसार सीमाओं के कारण उच्च सतह क्षेत्र से आयतन अनुपात वाले उत्प्रेरक का उपयोग करना महत्वपूर्ण है। सबसे आम उत्प्रेरक आकार जिनका हम उपयोग कर सकते हैं उनमें स्पोक व्हील, गियर व्हील और छेद वाले छल्ले शामिल हैं। इसके अलावा, इन आकृतियों में कम दबाव की बूंद होती है जो इस एप्लिकेशन के लिए महत्वपूर्ण है।
ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग क्या है?
ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग एक ऐसी तकनीक है जिसमें ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या भाप मीथेन के साथ प्रतिक्रिया करके सिनगैस बनाती है।यह प्रतिक्रिया एक ही कक्ष में होती है जहां मीथेन आंशिक रूप से ऑक्सीकृत हो जाता है। इस उपकरण में प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है क्योंकि यहाँ ऑक्सीकरण होता है। हम ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग शब्द को एटीआर के रूप में निरूपित कर सकते हैं। आम तौर पर, जब प्रतिक्रिया मिश्रण में कार्बन डाइऑक्साइड होता है, तो हम हाइड्रोजन गैस के उत्पाद अनुपात: कार्बन मोनोऑक्साइड को 1: 1 के रूप में इंगित कर सकते हैं। लेकिन अगर हम कार्बन डाइऑक्साइड के बजाय भाप का उपयोग कर रहे हैं, तो उत्पाद मिश्रण हाइड्रोजन गैस के अनुपात में होगा: कार्बन मोनोऑक्साइड 2.5 के रूप में: 1. सुधारक में होने वाली प्रतिक्रियाएं इस प्रकार हैं:
कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करना:
2CH4 + O2 + CO2 ⟶ 3H2 + 3CO + H2O
भाप का उपयोग करना;
4CH4 + O2 + 2H2O ⟶ 10H2 + 4CO
स्टीम रिफॉर्मिंग और ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग में क्या अंतर है?
उद्योगों में कई अलग-अलग सुधारक हैं जहां ऑटोथर्मल रिफॉर्मर और स्टीम मीथेन रिफॉर्मर सबसे आम हैं। स्टीम रिफॉर्मिंग और ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि स्टीम रिफॉर्मिंग में पानी के साथ हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, जबकि ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या स्टीम का उपयोग मीथेन के साथ सिनगैस बनाने के लिए किया जाता है।इसके अलावा, भाप सुधार एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया है जबकि ऑटोथर्मल सुधार एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया है।
नीचे इन्फोग्राफिक में स्टीम रिफॉर्मिंग और ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग के बीच अंतर को सारणीबद्ध रूप में सारांशित किया गया है।
सारांश - स्टीम रिफॉर्मिंग बनाम ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग
रिफॉर्मर उत्प्रेरक की उपस्थिति में मीथेन से शुद्ध हाइड्रोजन गैस के रासायनिक संश्लेषण में उपयोगी उपकरण हैं। स्टीम रिफॉर्मर और ऑटोथर्मल रिफॉर्मर के रूप में दो प्रकार के उपकरण हैं। स्टीम रिफॉर्मिंग और ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग के बीच महत्वपूर्ण अंतर यह है कि स्टीम रिफॉर्मिंग में पानी के साथ हाइड्रोकार्बन की प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है, जबकि ऑटोथर्मल रिफॉर्मिंग में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड या स्टीम का उपयोग मीथेन के साथ सिनगैस बनाने के लिए किया जाता है।
