等離子體射流裂解甲烷制乙炔的數(shù)值模擬

【摘要】：針對(duì)漏斗形射流反應(yīng)器中熱等離子體法裂解天然氣制乙炔的過(guò)程進(jìn)行研究.采用k-ε雙方程模型對(duì)體系中的傳遞過(guò)程進(jìn)行模擬,并通過(guò)甲烷裂解系列反應(yīng)的宏觀動(dòng)力學(xué)模型對(duì)反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行耦合.運(yùn)用CFD方法進(jìn)行數(shù)值求解,得到了反應(yīng)器內(nèi)的速度場(chǎng)、濃度場(chǎng)、溫度場(chǎng)和反應(yīng)速率分布.研究結(jié)果表明,漏斗形結(jié)構(gòu)有利于反應(yīng)器中溫度和濃度的良好混合,使得甲烷充分反應(yīng);甲烷與乙烯的裂解反應(yīng)主要沿溫度混合面進(jìn)行,炭黑濃度則沿反應(yīng)器軸向逐漸增多.對(duì)應(yīng)于本反應(yīng)器,在等離子體發(fā)生器功率為100kW,甲烷體積流量為10m3·h-1時(shí),甲烷轉(zhuǎn)化率和乙炔收率同時(shí)達(dá)到最大.模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,驗(yàn)證了模型與模擬結(jié)果的合理性. 【作者單位】： 四川大學(xué)化工學(xué)院 四川大學(xué)化工學(xué)院 四川大學(xué)化工學(xué)院
【關(guān)鍵詞】： 等離子體 甲烷 裂解 反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 數(shù)值模擬
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(10475060).~~
【分類號(hào)】：TQ221.242
【正文快照】： 引言乙炔作為基礎(chǔ)化工原料,其重要性受到廣泛關(guān)注.乙炔的生產(chǎn)原料主要為電石和天然氣.電石法生成電石渣漿難以處理,給環(huán)境造成巨大污染,目前該方法已被逐漸淘汰.天然氣方法主要有部分氧化法、電弧法等.作為新興的生產(chǎn)方法,等離子體射流裂解天然氣制乙炔具有能量集中和反應(yīng)快

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