فصل اول: کلیات
1-1- هدف
برای تبدیل متان معمولاً از كاتالیزورهای بسیار فعال از قبیل: pt,pd,Ir,co,Ni بر روی پایه Tio2,AL2o3 و یا الماس های اكسید شده (oxidized diomand) در دمای بالا (k 1300 – 1000) و فشار بالا (15 – 30 atm) انجام می شود. بنابر این هدف ایجاد گزینه های سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه از لحاظ اقتصادی كه می تواند شرایط عملیاتی دمایی – فشار و پرهیز از مشكل رسوب كربن به عنوان سم كاتالیزوری را حل كند می باشد.
تحقیقات بسیاری بر روی روشهای پیشرفته و جدید تولید گاز سنتز انجام شده است نتایج این تحقیقات نشان می دهد كه استفاده از راكتور پلاسما الكتریكی برای تولید گاز سنتز یك تكنولوژی پیشرفته با بازده بالا و محافظ محیط زیست می باشد.
بنابراین انواع مختلف راكتورهای پلاسما برای تولید گاز سنتز مورد مطالعه قرار گرفته اند، با توجه به خصوصیات انواع پلاسما به طور كلی راكتورها پلاسمای تابشی به دلیل فشار كم عملیاتی و در نتیجه محدود بودن شدت جریان خوراك ورودی به راكتور برای تبدیل به راكتور شیمیایی در مقیاس های صنعتی مناسب نیستند. در راكتورهای پلاسمای هاله بر مشكل فشار عم لیاتی پایین غلبه می كنیم (فشار عملیاتی این راكتورها اتمسفر می باشد) اما به دلیل خاصیت غیر همگن بودن تخلیه الكتریكی در این نوع راكتور حجم فعال شیمیایی بسیار كم است (فضای كوچكی در نزدیكی الكترود نقطه) بنا بر این استفاده از این نوع پلاسما نیز به عنوان راك تور شیمیایی در مقیاس بزرگ صنعتی مناسب نمی باشد. در تخلیه الكتریكی آرام بر مشكل فشار پایین و حجم كم فعال غلبه شده است در نتیجه این نوع تخلیه الكتریكی برای استفاده در مقاصد صنعتی بسیار مناسب به نظر می رسد، اما مشكل اساسی این نوع راكتورها محدودیت فضای بین ا لكترودها است برای غلبه بر این مشكل برای ساخت راكتورهای DBD در مقیاس بزرگ برای تولید گاز سنتز از راكتورهای لوله ای موازی استفاده شده است. انواع دیگر راكتورهای پلاسما شیمیایی راكتورهای ICP یا همان راكتورهای مایكروویو و رادیو فركانسی می باشند. در راكتورهای RF با توجه به محدوده پایین فشار عملیاتی برای پایداری پلاسما به ایجاد فشارهای پایین احتیاج است كه از لحاظ عملیاتی در مقیاسهای بزرگ مشكل ساز می باشد. اما راکتورهای MW از آنجاییكه این نوع پلاسما در محدوده وسیعی از فشار پایدار باقی می مانند و سادگی عملك رد آنها و قابلیت تنظیم پارامترهای عملیاتی بر حسب خوراك ورودی بهترین انتخاب برای استفاده به عنوان راكتورهای پلاسما شیمیایی گاز سنتز می باشند.
نتایج تحقیقات نشان می دهد تبدیل پلاسمایی گاز طبیعی به گاز سنتز با توجه به تئوری پیچیده پلاسما هنوز از جهات بسیاری در ابهام می باشد و تجربیات كمی تا كنون در این زمینه انجام شده است. از جمله مهمترین مشكلات انتخاب گاز اكسید كننده مناسب برای اكسیداسیون متان و تولید گاز سنتز می باشد.