AD ALTA 

 

JOURNAL OF INTERDISCIPLINARY RESEARCH

 

 

 

and CO in reaction 2 to convert further. Nonetheless, generation 
of large amount of steam at high pressure for reaching to the 
level of complete conversion of methane and CO requires a 
great deal of energy. In addition, it decreases the process 
efficiency drastically and increases the total energy demand. 
However, moderate steam-to-carbon ratio is used to optimize 
the process. 
 

 

  
Figure 5 
B) Diagram of hydrogen composition-S/C ratio in heat-
integrated SMR process where the temperature of the H-WGS 
and L-WGS reactors are constant at 350°C and 200°C, 
respectively, temperature is constant at 700°C and pressure 
(1010 Kpa) is constant through the whole process. 
 
5 Conclusions 
 
In this study, a simulation of hydrogen production system via 
SMR and PSA processes was discussed and compared with 
previous works. In proposed process, a network of nine heat 
exchangers was used to reduce energy consumption.  Eight heat 
exchangers recovered the heat loss of SMR process and one heat 
exchanger recovered the heat loss of PSA process. A part of the 
recovered heat in the SMR process was used to provide energy 
for endothermic desorption reaction. Similarly, heat of 
exothermic adsorption reaction was used to increase the sensible 
and latent heat of water feed stream. In addition, to reduce 
energy consumption and energy recovery, the temperature of 
reformer was increased. Compared to Chunfeng Song et al. 
(2015) design, the energy consumption was reduced to zero in 
the proposed PSA process, while in the conventional process 
9.71 Kj/mole H2 and in the heat integrated PSA process 3.7 
Kj/mole H2 energy was consumed, respectively. On the other 
hand, in the SMR process, the energy consumption of the new 
design was less than conventional and heat integrated process 
which is 34.55 Kj/mole H2, whereas the amount of energy 
consumption in conventional and heat integrated SMR process 
was 92.4 Kj/mole H2 and 36.63 Kj/moleH2, respectively. In 
conclusion, the total energy consumption in the proposed design 
was reduced by 66.2% compared to conventional hydrogen 
production system and 14.32% in comparison to heat integrated 
hydrogen production system. 
 
Literature: 
 
1.  Holladay J.D., Hu J., King D.L., Wang Y., An overview of 
hydrogen production technologies, 
Catalysis Today (2009), p: 
139, ISBN: 244–260. 
2.  Kapdan I.K., Kargi F., Bio-hydrogen production from waste 
materials
, Enzyme and Microbial Technology (2006), p: 38, 
ISBN: 569–582. 
3.  R. Soltani, M.A. Rosen, I. Dincer - Assessment of CO2 
capture options from various points in steam methane reforming 
for hydrogen production
, international journal of hydrogen 
energy (2014), p:39,

 

ISBN:20266-20275 

4.  Metz B, Davidson O, de Coninck H, Loos M, Meyer L. IPCC 
special report on carbon dioxide capture and storage. Prepared 
by Working Group III of the Intergovernmental Panel on 
Climate Change.
 Cambridge (NY, USA): Cambridge University 
Press (2005), p: 442. 

5.  Park S.H., Chun K., Yoon W.L., Kim S.H., auto-thermal 
reforming of methane to syngas using co-precipitated Ni-
(La2O3)x-

(ZrO2)1−x catalyst, Res. Chem. Intermed.

 

(2008), 

Vol. 34,

 

ISBN: 781–786. 

6. Martínez I, Romano MC, Fernández JR, Chiesa P, Murillo R, 
Abanades JC. Process design of a hydrogen production plant 
from natural gas with CO2 capture based on a novel Ca/Cu 
chemical loop
, Applied Energy (2014); p:114,

 

ISBN:192–208. 

7. Rostrup-Nielsen JR, Sehested J, Nørskov JK. Hydrogen and 
synthesis gas by steam- and CO2 reforming,
 Adv Catal: 
Academic Press (2002), p: 65–139. 
8. K. Johnsena,

∗, H.J. Ryub, J.R. Graceb, C.J. Limb, Sorption-

enhanced steam reforming of methane in a fluidized bed reactor 
with dolomite asCO2-acceptor
, Chemical Engineering Science 
(2006), p:61 ,

 

ISBN:1195 – 1202 

9.

 

Steven F. Rice , David P. Mann - Autothermal Reforming of Natural Gas 

to Synthesis Gas - Prepared by Sandia National Laboratories

 

10. Ding Y., Alpay E., adsorption-enhanced steam methane 
reforming,
 Chemical Engineering Science (2000), p: 55, ISBN: 
3929-3940. 
11. Fausto Gallucci, EkainFernandez, PabloCorengia, 
MartinvanSintAnnaland - Recent advances on membranes and 
membrane reactors for hydrogen production
, Chemical 
Engineering Science (2013),

 

p: 92, ISBN: 40–66 

12. Liu K., Song Ch., Subramani V. (2010), Hydrogen and 
Syngas Production and Purification Technologies,
 A John 
Wiley & Sons Inc. Publication, Hoboken, New Jersey. 
13. Barelli L., Bidini G., Gallorini F., Servili S. (2008), 
Hydrogen production through sorption-enhanced steam 
methane reforming and membrane technology: A review

Energy – p: 33, ISBN:554–570. 
14. Yancheshmeh M.Sh., Radfarnia H.R., Iliuta M.C., high 
temperature CO2 sorbents and their application for
 hydrogen 
production by sorption enhanced steam reforming process, 
Chemical Engineering Journal (2016), p: 283, ISBN: 420–444. 
15. A. Boyano , A.M. Blanco-Marigorta , T. Morosuk , G. 
Tsatsaronis, Exergoenvironmental analysis of a steam methane 
reforming process for hydrogen production,
 Energy (2011), p: 
36- ISBN:2202-2214. 
16. Hajjaji N., Pons M.N., Houas A., Renaudin V. Exergy 
analysis: an efficient tool for understanding and improving 
hydrogen production via the steam methane reforming process, 
Energ Policy (2012), p: 42, ISBN: 392–9. 
17. Wu W., Liou Y.C., Yang H.T., Design and evaluation of a 
heat-integrated hydrogen production system by reforming 
methane and carbon dioxide, Journal of the Taiwan Institute of 
Chemical Engineers (2013), p: 44, ISBN:929–35. 
18. Lin Zhu Luling Li Junming Fan, A modified process for 
overcoming the drawbacks of conventional steam methane 
reforming for hydrogen production: Thermodynamic 
investigation,chemical engineering research and design (2015), 
S0263- ISBN: 8762(15)00396-2. 
19. Guoqing Li, Guotian Zhong, Qing Wu,  Study on integrating 
a gas turbine in steam methane reforming process,  Applied 
Thermal Engineering (2016), S1359- ISBN:4311(16)30018-7. 
20. Song Ch., Liu Q., Ji N., Kansha Y., Tsutsumi A., 
optimization of steam methane reforming coupled with pressure 
swing adsorption hydrogen production process by heat 
integration,
 Applied Energy (2015), p: 154, ISBN: 392–401. 
21. Silva J.D., Moraes C.A., Abreu D., modelling and 
simulation in conventional fixed-bed and fixed-bed membrane 
reactors for the steam reforming of methane
, international 
journal of hydrogen energy (2016), p: 1-15. 
22. Sánchez R. A., Chao Z., Solsvik J., Jakobsen H.A., One 
dimensional two-fluid model simulations of the SE-SMR process 
operated in a circulating fluidized bed reactor,
 Procedia 
Engineering (2012), p: 42, ISBN:1282–1291. 
23. Baek S.M., Kang J.H., Lee K.J., Nam J.H., a numerical 
study of the effectiveness factors of nickel catalyst pellets used in 
steam methane reforming for residential fuel cell applications

international journal of hydrogen energy (2014), p: 39, ISBN: 
9180-9192. 
 
Primary Paper Section: C 

Secondary Paper Section: CI, JP 

- 244 -