فريق التقنية · Kintek Solution

التحلل الحراري للميثان هو عملية تحلل حراري للميثان ينتج عنها كربون صلب وهيدروجين غازي. هذه العملية ماصة للحرارة وتتطلب درجات حرارة عالية، وعادةً ما تكون أعلى من 500 درجة مئوية مع عامل حفاز مثل النيكل، أو أعلى من 700 درجة مئوية بدون عامل حفاز. وتتمثل الميزة الرئيسية للتحلل الحراري للميثان مقارنة بالطرق الأخرى مثل إعادة التشكيل بالبخار في قدرته على إنتاج الهيدروجين دون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون.

شرح تفصيلي:

1. ظروف العملية والمحفزات:

2. ينطوي الانحلال الحراري للميثان على التكسير الحراري للميثان (CH4) إلى هيدروجين (H2) وكربون (C). ويتم تسهيل هذه العملية من خلال درجات الحرارة المرتفعة؛ فمع وجود محفز مثل النيكل، يمكن أن يبدأ التفاعل عند حوالي 500 درجة مئوية. وبدون عامل، يجب أن تتجاوز درجات الحرارة 700 درجة مئوية. وبالنسبة للتطبيقات الصناعية العملية، غالبًا ما تكون درجات الحرارة أعلى من ذلك، حيث تتراوح بين 800 درجة مئوية للعمليات الحفازة و1000 درجة مئوية للعمليات الحرارية، وحتى 2000 درجة مئوية عند استخدام مشاعل البلازما.التفاعل الكيميائي والنواتج الكيميائية:

3. التفاعل الأساسي في التحلل الحراري للميثان هو تحويل جزيء واحد من الميثان إلى جزيئين من الهيدروجين وجزيء واحد من الكربون. ويتم تمثيل ذلك بالمعادلة على عكس الإصلاح بالبخار، الذي ينتج الهيدروجين أيضاً ولكنه يولد ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي، لا ينبعث ثاني أكسيد الكربون من الانحلال الحراري للميثان مما يجعله طريقة أكثر صداقة للبيئة لإنتاج الهيدروجين.

4. مقارنة مع الإصلاح بالبخار:

5. إصلاح الميثان بالبخار (CH4 + H2O Ο Ο Ο Ο + 3H2) هي الطريقة التقليدية لإنتاج الهيدروجين من الغاز الطبيعي. وهي تعمل في درجات حرارة منخفضة (750 درجة مئوية إلى 900 درجة مئوية) وتتطلب ضغوطًا عالية. وعلى الرغم من أنها تنتج هيدروجين لكل جزيء ميثان أكثر من الانحلال الحراري، إلا أنها تؤدي أيضاً إلى انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. وعلى النقيض من ذلك، يوفر الانحلال الحراري للميثان مسارًا لإنتاج الهيدروجين دون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، على الرغم من أنه يتطلب المزيد من الطاقة بسبب ارتفاع درجات الحرارة اللازمة.التحديات والاعتبارات:

لا يقتصر الانحلال الحراري لغاز الميثان على الميثان النقي بل يمكن أن يعالج أيضًا تيارات الغاز الطبيعي التي تحتوي على غازات أخرى. يجب تصميم العملية للتعامل مع هذه المكونات الإضافية بفعالية لمنع انبعاث الغازات الخطرة. بالإضافة إلى ذلك، تولد هذه العملية منتجات ثانوية مثل الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة والمركبات العطرية (متعددة) الحلقات والتي قد تتطلب المزيد من التنقية اعتمادًا على الاستخدام المقصود للهيدروجين.