Steam reforming of methane over nickel catalyst using a one-dimensional model

Rakhi Rakhi, Vivien Günther, Jana Richter, Fabian Mauß

First published: April 2022

Abstract

Steam reforming of hydrocarbons is a well established chemical process which provides synthesis gas (H2 and CO). These synthesis products can hence be converted to numerous valuable basic chemicals. For the industrial application of steam reforming, a detailed understanding of the process is a prerequisite. Models that capture the detailed homogeneous and heterogeneous reaction kinetics and the comprehensive transport processes as well as their interaction have the potential to optimize the catalytic process without expensive experimental campaigns. In this paper, a detailed investigation has been done using a multi-step reaction mechanism for modeling steam reforming of methane over nickel-based catalyst using a one-dimensional (1D) model, LOGEcat [1]. The model is applicable to the simulation of all standard after-treatment catalytic processes of combustion exhaust gas along with other chemical processes involving heterogeneous catalysis, such as, the Sabatier process [27]. It is a 1D tool, thus is computationally cost effective and is based on a series of perfectly stirred reactors (PSR). The model is used to perform the simulations for various reactor conditions in terms of temperature, pressure, flow rates and steam-to-carbon (S/C) ratio. Several chemical reaction terms, such as, selectivity, yield, conversion, and mole fraction have been shown with respect to the varied parameters and the results are compared with 2D simulations and experimental reference data. We report a very good agreement of the various profiles produced with 1D model as compared to the reference data. Note that the main aim of this study is to check how far the 1D model can capture the basic chemistry for modeling steam reforming of methane over nickel-based catalysts. It is interesting to note that the cost effective reduced order model is capable to capture the physics and chemistry involved with a multi-step reaction mechanism showing the predictive capability of the model. This study forms the basis for further analysis towards the thermochemistry of the species to develop a kinetically consistent reaction mechanism.

Read more

Privacy Policy & Cookie Settings 

We use cookies to provide you with the best possible content and functionality on our website. We also use cookies for analysis purposes. 

Go to the Privacy Policy and Cookie Settings. 

Agree with allOnly allow necessary cookies

Privacy policy & Cookie settings 

Please note that technically necessary cookies must be set in order to maintain the functionality of our website, as described in our privacy policy. We only use cookies for analysis purposes with your consent. Further details, in particular regarding the storage period and recipients, can be found in our privacy policy. You can adjust your selection in the cookie settings. 

PHP Sitzung
Das Cookie PHPSESSID ist für PHP-Anwendungen. Das Cookie wird verwendet um die eindeutige Session-ID eines Benutzers zu speichern und zu identifizieren um die Benutzersitzung auf der Website zu verwalten. Das Cookie ist ein Session-Cookie und wird gelöscht, wenn alle Browser-Fenster geschlossen werden.
Google Maps
Google Maps ist ein Karten-Dienst des Unternehmens Google LLC, mit dessen Hilfe auf unserer Seite Orte auf Karten dargestellt werden können.
YouTube
YouTube ist ein Videoportal des Unternehmens Google LLC, bei dem die Benutzer auf dem Portal Videoclips ansehen, bewerten, kommentieren und selbst hochladen können. YouTube wird benutzt um Videos innerhalb der Seite abspielen zu können.
Vimeo
Vimeo ist ein Videoportal des Unternehmens Vimeo, Inc., bei dem die Benutzer auf dem Portal Videoclips ansehen, bewerten, kommentieren und selbst hochladen können. Vimeo wird benutzt um Videos innerhalb der Seite abspielen zu können.
Google Analytics
Google Analytics installiert die Cookie´s _ga und _gid. Diese Cookies werden verwendet um Besucher-, Sitzungs- und Kampagnendaten zu berechnen und die Nutzung der Website für einen Analysebericht zu erfassen. Die Cookies speichern diese Informationen anonym und weisen eine zufällig generierte Nummer Besuchern zu um sie eindeutig zu identifizieren.
Matomo
Matomo ist eine Open-Source-Webanwendung zur Analyse des Nutzerverhaltens beim Aufruf der Website.