焦?fàn)t煤氣重整轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)及動(dòng)力學(xué)模型的研究

【摘要】： 焦?fàn)t煤氣是焦炭工業(yè)的副產(chǎn)品,除了含有很高的H_2和CO外,還含有大量的甲烷、苯等碳?xì)浠衔铩ｋS著焦炭工業(yè)的發(fā)展,大量的焦?fàn)t煤氣沒有得到合理利用,不僅污染環(huán)境而且浪費(fèi)資源。將焦?fàn)t煤氣中的甲烷和少量的多碳烴轉(zhuǎn)化成H_2和CO的合成氣,作為冶金還原氣,或作為進(jìn)一步合成甲醇、氨等的原料,是一項(xiàng)具有廣闊應(yīng)用前景的綜合利用技術(shù)。無論是生產(chǎn)合成氣,還是生產(chǎn)還原氣體或其他原料氣,都需要將焦?fàn)t煤氣中的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行轉(zhuǎn)化。部分氧化轉(zhuǎn)化法是焦?fàn)t煤氣甲烷重整的有效途徑,但其轉(zhuǎn)化過程中的動(dòng)力學(xué)行為需要更加深入的研究。 本文在焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化過程熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,對(duì)有固相碳、氫氣、氧氣及惰性氣的非均相系統(tǒng),提出了一種計(jì)算相平衡組成的迭代方法,將化學(xué)平衡和物料平衡方程進(jìn)行數(shù)學(xué)變換,用牛頓迭代法求解非線性方程組,準(zhǔn)確、快速地計(jì)算了非均相系統(tǒng)的平衡組成,并給出了轉(zhuǎn)化反應(yīng)的最佳熱力學(xué)條件。用部分氧化轉(zhuǎn)化法進(jìn)行了焦?fàn)t煤氣中甲烷的重整轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),分別考慮了(CO_2+H_2O)/CH_4比例、反應(yīng)溫度T及配氧量三個(gè)因素對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化率的影響。通過測(cè)量不同實(shí)驗(yàn)條件下的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù),回歸出了CH_4轉(zhuǎn)化的動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)模型進(jìn)行了校驗(yàn),模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合,誤差小于1.5%。 研究結(jié)果表明:焦?fàn)t煤氣中甲烷重整轉(zhuǎn)化的最佳動(dòng)力學(xué)條件是(CO_2+H_2O)/CH_4=1.1～1.3,反應(yīng)溫度T=1223～1273K,配氧量O_2=6%左右。此時(shí)CH_4的轉(zhuǎn)化率大于95%。 【關(guān)鍵詞】：焦?fàn)t煤氣 部分氧化轉(zhuǎn)化 動(dòng)力學(xué)模型 轉(zhuǎn)化率
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TQ51
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目錄7-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 前言9
• 1.2 焦?fàn)t煤氣的組成和性質(zhì)9-10
• 1.3 焦?fàn)t煤氣的綜合利用途徑10-12
• 1.4 焦?fàn)t煤氣的轉(zhuǎn)化技術(shù)12-16
• 1.4.1 蒸汽重整12-13
• 1.4.2 部分氧化13-15
• 1.4.3 二氧化碳重整15-16
• 1.5 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第二章 焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)分析17-30
• 2.1 熱力學(xué)分析基礎(chǔ)17-20
• 2.2 C-H-O-惰性氣體非均勻相系統(tǒng)平衡組成計(jì)算20-26
• 2.2.1 物料衡算方程20-22
• 2.2.2 迭代方法和收斂精度22-23
• 2.2.3 計(jì)算結(jié)果及分析23-26
• 2.3 能量衡算26-28
• 2.4 本章結(jié)論28-30
• 第三章 焦?fàn)t煤氣部分氧化法重整轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)30-40
• 3.1 實(shí)驗(yàn)要求30
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)30-31
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方法31-33
• 3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測(cè)定33-35
• 3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理35-38
• 3.6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析38-39
• 3.6.1 最佳配氧量38-39
• 3.6.2 溫度對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化率的影響39
• 3.7 本章結(jié)論39-40
• 第四章 轉(zhuǎn)化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型40-54
• 4.1 氣固相催化反應(yīng)的一般歷程40-41
• 4.2 外擴(kuò)散過程41-42
• 4.3 氣—固反應(yīng)的速率方程42-52
• 4.3.1 流動(dòng)體系的動(dòng)力學(xué)方程式42-43
• 4.3.2 轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率方程43-44
• 4.3.3 反應(yīng)速率常數(shù)K44-46
• 4.3.4 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的確定46-52
• 4.4 兩種轉(zhuǎn)化方法的比較52-53
• 4.5 轉(zhuǎn)化率模型53
• 4.6 本章結(jié)論53-54
• 第五章 結(jié)論及建議54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文62
• 攻讀碩士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目62

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甲烷臨氧催化轉(zhuǎn)化制合成氣研究進(jìn)展    井強(qiáng)山;劉鵬;鄭小明;

生物質(zhì)合成燃料技術(shù)進(jìn)展    曾琛;王智斌;

Ni/ZrO_2催化劑上甲烷部分氧化制合成氣的研究    宋月芹;賀德華;

YSZ/Ni金屬催化劑催化甲烷部分氧化制合成氣    王亞權(quán);洪學(xué)斌;

過渡金屬離子對(duì)HPAsMoVO雜多酸的氧化性能的影響    余長(zhǎng)林;蔡鐵軍;鄧謙;

甲烷部分氧化制合成氣中還原過程對(duì)Ni催化劑性能的影響    宮立倩;陳吉祥;張繼炎;李萍;

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甲烷部分氧化制合成氣Co/MgO/HZSM-5催化劑的研究    張諾偉;黃傳敬;高曉曉;翁維正;萬惠霖;

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清潔能源新技術(shù)在并問世    記者 何錦惠

部分氧化鋁企業(yè)下調(diào)出廠價(jià)    李若馨

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等離子體轉(zhuǎn)化甲烷之實(shí)驗(yàn)與密度泛函理論研究    王建國(guó)

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Ni金屬基整體型催化劑催化甲烷轉(zhuǎn)化制備合成氣的研究    李云華

等離子體處理對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化催化劑的影響    祝新利

晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣的基礎(chǔ)研究    魏永剛

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