催化劑顆粒形狀對甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的影響及工業(yè)反應(yīng)器模擬

【摘要】：甲烷水蒸氣重整工藝是現(xiàn)階段最主要的工業(yè)制氫技術(shù),催化劑顆粒形狀和反應(yīng)器操作條件是影響重整反應(yīng)器性能和產(chǎn)物組成的重要因素。首先從顆粒尺度研究催化劑形狀對甲烷水蒸氣重整反應(yīng)的影響,在不同的反應(yīng)溫度和壓力下,計算并比較了球形、柱形和環(huán)形催化劑的效率因子,其大小順序?yàn)?柱形球形環(huán)形。其次,將反應(yīng)器床層的質(zhì)量、熱量和動量傳遞與環(huán)形催化劑顆粒的擴(kuò)散-反應(yīng)方程相結(jié)合,建立了用于描述甲烷水蒸氣重整工業(yè)反應(yīng)器的一維軸向數(shù)學(xué)模型。計算并分析了反應(yīng)器進(jìn)口溫度和壓力對反應(yīng)器床層的溫度和壓力分布、催化劑效率因子以及甲烷轉(zhuǎn)化率和各組分濃度分布的影響,確定了適宜的工業(yè)反應(yīng)器進(jìn)口溫度和壓力,分別為773 K和3 MPa。 【作者單位】： 華東理工大學(xué)化學(xué)工程聯(lián)合國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【關(guān)鍵詞】： 甲烷水蒸氣重整反應(yīng) 催化劑 反應(yīng)器 擴(kuò)散 效率因子 數(shù)學(xué)模擬
【基金】：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21276076) 教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃項(xiàng)目(NCET-13-0801) 中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(222201313011)~~
【分類號】：TQ116.2
【正文快照】： 引言甲烷水蒸氣重整工藝是現(xiàn)階段最簡單、最經(jīng)濟(jì)同時也是最主要的工業(yè)制氫技術(shù),它通常采用Ni基負(fù)載型催化劑,在固定床管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。鑒于該技術(shù)具有很大的實(shí)際應(yīng)用價值,長期以來,相關(guān)催化劑的設(shè)計和反應(yīng)器的模擬優(yōu)化一直受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注[1-4]。在催化劑設(shè)計方面,

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