甲烷干气重整热力学分析及反应器模拟与优化

发布时间：2021-03-12 23:37

　　甲烷干气重整（DRM）将甲烷转化和温室气体CO2资源化利用相结合,适于生产具有较低H2/CO比的合成气。然而,在实际的DRM工业开发过程中存在反应器内温度梯度过大和积炭现象严重的问题。针对这些问题,本文研究了反应器结构和操作条件对管式反应器内热效应的影响,并且结合平衡气原理和反应器模型探究了反应器内的积炭行为。本文首先采用Gibbs自由能最小化法,研究了温度、压力和进料比对热力学平衡组成及转化率的影响;再者结合平衡气原理绘制出热力学积炭面积图,考察了温度和压力对热力学积炭曲线的影响。热力学研究表明石墨碳比晶须碳更容易生成,此外大于700℃时升高温度和降低压力可以使DRM反应体系的积炭风险减小。然后采用反应器反应-传质-传热过程模拟计算,探究了反应器的结构和操作条件对两类工业化反应器（TR1和TR2）性能的影响。反应器模拟结果表明:对催化剂进行适当稀释和采用较小的管径都可以很好地控制管式反应器内温度的变化,而提高进料温度对管式反应器的性能基本没有影响;增大进料总压力会降低温度梯度和甲烷的平衡转化率;进料CH4/CO2的比例不会显著影响管式反应器内的温度分布,但是会严重影响甲烷的平衡转化率... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

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图２．１工业管式转化炉的基本操作原理（ａ＞和代表性照片（ｂ）ｌ？〗??Ｆｉｇ．?２．１?（ａ）?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｓ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｏｎ?ａｎｄ?（ｂ）?ａｃｔｕａｌ?ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｒｅｆｏｒｍｅｒｓ．??

图３．１?Ａｓｐｅｎ?Ｐｌｕｓ中的Ｇ丨ＢＢＳ反应器模块??

【参考文献】：
期刊论文
[1]半焦炭催化甲烷裂解及动力学特性[J]. 张国杰,张永发,张猛,赵炜.  现代化工. 2009(S1)
[2]气流量和煤样粒度对煤焦-CO2气化反应的影响[J]. 周静,龚欣,于遵宏.  煤炭转化. 2003(02)
[3]甲烷／二氧化碳重整反应催化剂的制备及反应性能研究[J]. 孙泉,李文英,谢克昌.  燃料化学学报. 1996(03)

博士论文
[1]炭催化CH4-CO2重整反应器及其过程模拟研究[D]. 成海柱.太原理工大学 2014
[2]复合氧化物负载的镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应及其机理研究[D]. 郭建军.浙江大学 2005



本文编号：3079182