微细腔内甲烷湿空气低温重整特性热力学分析.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)ActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(11)：2899—2906【Article】www．whxb．pku．edu．cn微细腔内甲烷湿空气低温重整特性热力学分析冉景煜赵柳洁(重庆大学动力工程学院，重庆400044)摘要：从理论上探讨低温(tb于973K)、压力、空碳比及水碳比对重整特性及甲烷转化率的影响，以及各参数的合理取值范围；同时，对甲烷自热重整系统与无氧重整系统进行了性能对比．研究结果表明：微细腔在温度大于633K，反应压力小于0．10MPa，空碳(

2、摩尔)比为2．0以及水碳摩尔比在1．0—2．5之间有利于甲烷自热重整反应的发生；自热重整与无氧重整体系相比，当甲烷质量流量一定时，有氧系统可以在较低的水碳比和较低的温度条件下获得较高的甲烷转化率和氢气产量．关键词：微细腔；低温；自热重整；热力学分析；无氧系统；对比中图分类号：0642ThermodynamicAnalysisofLowTemperatureMethaneWet-AirReforminginaMicrocombustorRANJing—YuZHAOLiu—Jie(CollegeofThermalPowerE

3、ngineering，ChongqingUniversity,Chongqing400044，P．R．China)Abstract：Westudiedtheeffectsofreactionpressure，molarratiosofairtomethaneandsteamtomethaneonthereformingprocessattemperaturesbelow973Ktheoretically．Theirreasonablerangeswerealsostudied．Wealsocomparedtheperfo

4、rmanceofamethaneautothermalreformingsystemandanon—oxygensystem．Resultsshowthatmethaneautothermalreformingoccursmuchmoreeasilyattemperaturesabove633K．reactionpressuresbelow0．10MPa．amolarratioofairtomethaneof2．0．andamolarratioofsteamtomethanebetween1．0and2．5．Atadef

5、initemethanemassflow．ahighermethaneconversionrateandhydrogenyieldcanbeobtainedatlowertemperaturesandinlessersteamtomethaneratioinanautothermalreformingsystemcomparedwithflnon—oxygensystem．KeyWords：Micro—combustor；Lowtemperature；Autothermalreforming；Thermodynamica

6、nalysisNon—oxygensystem；Contrast在微细腔中加氢来保持燃料燃烧的稳定和不熄氢技术与甲烷水蒸气重整相比，变外供热为自供热，火是很多科研人员研究的热点，氢气的加入扩展了反应热量利用较为合理，既可以限制反应器内的高燃料的着火极限，并降低着火温度．有学者将氢气直温，又降低了体系的能耗，从而比较容易实现在微接加入到燃料气中用来改善燃烧：也有学者提出细腔初始段的低温和欠氧环境中产氢．目前甲烷自可利用甲烷水蒸气的高温(1l00K左右)重整，使产热重整的研究主要集中在大空间下不同反应器和不生的部分氢气混入尚

7、未燃烧或正在燃烧的混合气同催化剂对获取大量合成气产生的影响隅I，而对微中，从而改善燃料的着火、燃烧特性；自热重整制细腔燃烧特性与催化重整的研究基本围绕高温环境Received：April12，2010；Revised：July9，20]0；PublishedonWeb：September28．2010．Correspondingauthor．Email：ranjy@cqu．edu．cn；Tel：+86．23—65103114TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScience

8、FoundationofChina(50876118)andNewCenturyExcellentTalentProjectofMinistryofEducation．ChinarNCET．08—0605)．国家自然科学基金(50876118)和教育部新世纪优秀人才计~

9、(NCET．08．0605)资助项目(0Edi