煤氣甲烷化反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬

【摘要】：本文對合成氣甲烷化系統(tǒng)進(jìn)行了模擬。選取一氧化碳甲烷化反應(yīng)和水煤氣變換反應(yīng)為獨立反應(yīng),CH4和CO2為關(guān)鍵組分,建立了絕熱式固定床甲烷化反應(yīng)器的一維擬均相數(shù)學(xué)模型。標(biāo)準(zhǔn)工況：原料氣流量26.90kmol·h-1,各組分摩爾分率：CH40.1188、CO0.0879、 CO20.1032、H20.6498、H2O0.00、N20.0396,循環(huán)比2.053,第一甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口壓力2.741MPa,第一、二、三甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口溫度分別為290℃、345℃和257℃。模擬了含有三個甲烷化反應(yīng)器、第一甲烷化反應(yīng)器出口氣體部分循環(huán)的甲烷化系統(tǒng)試驗裝置,模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好,得到了反應(yīng)器中各組分濃度分布。 基于甲烷化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,考察了工藝條件對系統(tǒng)的影響。由于循環(huán)氣的作用,原料氣CO/CO2在9～15范圍內(nèi)對甲烷化系統(tǒng)影響甚微；氫碳比(H2-CO2)/(CO+CO2)在2.8～3.2范圍內(nèi)的增加,提高了CO2轉(zhuǎn)化率,而對床層溫度分布影響很小。原料氣流量(20kmo·h-1～40kmol·h-1)、甲烷含量(0%～20%)、水含量(0%～10%)、進(jìn)口溫度、進(jìn)口壓力(1MPa～4MPa)或循環(huán)比(1～3)的改變主要影響第一、二甲烷化反應(yīng)器的溫度分布及產(chǎn)物分布,對系統(tǒng)出口總轉(zhuǎn)化率和甲烷含量影響不大。 【關(guān)鍵詞】：合成氣 甲烷化 固定床反應(yīng)器 數(shù)學(xué)模擬
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TQ545
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 前言9-10
• 1.1 研究背景9
• 1.2 主要研究內(nèi)容9-10
• 第2章 文獻(xiàn)綜述10-28
• 2.1 合成氣甲烷化10-20
• 2.1.1 甲烷化反應(yīng)及熱力學(xué)分析10-12
• 2.1.2 甲烷化催化劑12-15
• 2.1.3 反應(yīng)機(jī)理15-18
• 2.1.4 反應(yīng)動力學(xué)18-20
• 2.2 合成氣甲烷化工業(yè)應(yīng)用20-25
• 2.2.1 甲烷化反應(yīng)器20
• 2.2.2 甲烷化工藝20-23
• 2.2.3 工業(yè)化現(xiàn)狀23-25
• 2.3 甲烷化反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬25-28
• 2.3.1 反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬25-26
• 2.3.2 甲烷化反應(yīng)器數(shù)學(xué)模擬進(jìn)展26-28
• 第3章 甲烷化系統(tǒng)模型的建立與模擬28-40
• 3.1 甲烷化數(shù)學(xué)模型建立28-32
• 3.1.1 甲烷化固定床反應(yīng)器一維擬均相數(shù)學(xué)模型28-31
• 3.1.2 甲烷化系統(tǒng)的分析及求解31-32
• 3.2 模型參數(shù)32-35
• 3.2.1 混合氣體定壓熱容32-33
• 3.2.2 混合氣體粘度33-34
• 3.2.3 甲烷化體系熱力學(xué)參數(shù)34
• 3.2.4 甲烷化反應(yīng)動力學(xué)34-35
• 3.3 模型驗證及結(jié)果討論35-40
• 3.3.1 模擬計算條件35
• 3.3.2 模型驗證及討論35-40
• 第4章 工藝條件對甲烷化系統(tǒng)的影響40-62
• 4.1 原料氣組分濃度對系統(tǒng)的影響40-49
• 4.1.1 原料氣CO/CO_240-42
• 4.1.2 原料氣氫碳比(H_2-CO_2)/(CO+CO_2)42-45
• 4.1.3 原料氣甲烷含量45-47
• 4.1.4 原料氣水含量47-49
• 4.2 原料氣流量對系統(tǒng)的影響49-51
• 4.3 循環(huán)比對系統(tǒng)的影響51-53
• 4.4 溫度對系統(tǒng)的影響53-57
• 4.4.1 第一甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口溫度對系統(tǒng)的影響53-55
• 4.4.2 第二甲烷化反應(yīng)器進(jìn)口溫度對系統(tǒng)的影響55-57
• 4.5 壓力對系統(tǒng)的影響57-59
• 4.6 第一甲烷化反應(yīng)器長徑比對系統(tǒng)的影響59-62
• 第5章 結(jié)論62-63
• 符號說明63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69

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