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1、第55卷第1期化工学报Vol.55№12004年1月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)January2004研究论文微通道反应器内氢气催化燃烧曹彬陈光文袁权(中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023)摘要在微尺度化学反应器内对氢气/空气催化燃烧反应进行了研究,考察了操作条件对反应行为的影响,并建立相应的数学模型,同时也对该类反应器应用于强放热反应过程的动力学研究进行初步的探讨.实验过程中H2入口浓度为3%(mol)～15%(mol),结果表明微通道反应器可使处于爆炸极限内的氢氧催
2、化燃烧反应在高空6-1速、低压降、等温及动力学控制区内安全地进行.在H2入口浓度8%(mol)、反应温度150℃、空速110×10h条件下,转化率高达90%.关键词微通道反应器氢气催化燃烧中图分类号TQ032141文献标识码A文章编号0438-1157(2004)01-0042-06CATALYTICCOMBUSTIONOFHYDROGEN/AIRINMICROCHANNELREACTORCAOBin,CHENGuangwenandYUANQuan(DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyof
3、Sciences,Dalian116023,Liaoning,China)AbstractThecatalyticcombustionreactionofhydrogen/airmixturewasstudiedinamicrochannelreactor.Theeffectsofoperationconditionsonreactorbehaviorwereinvestigatedindetailbyusingbothmathematicmodelingandexperimentwork.Explosivemixturesofhydrogen/
4、air[3%(mol)—15%(mol)]weresafelyhandledinthisreactor.Theresultsshowedthatcatalyticcombustionreactioncanbeoperatedathighspacevelocity,isothermalandkineticcontrolledregimes.Undertheconditionsofinlethydrogenconcentrationof8%(mol),reactiontemperatureof150℃,space6-1velocityof10h,hy
5、drogenconversionwasstillhigherthan90%.Keywordsmicrochannelreactor,hydrogen,catalyticcombustion控制的多相反应、强放热反应、有毒害或爆炸危险引言反应等一大类常规条件下受限制的反应过程的微尺[2]20世纪80年代以来,由于技术的进步以及对度化研究.并行分布式生产理念认识的深入,许多过程系统呈氢气催化燃烧过程是许多过程系统能量回收的现出微型化的发展趋势,微化工技术也因此应运而一个重要环节,在常规尺度下,由于很宽的爆炸极[1][3]生.微反应技术作为微化工技术的
6、重要组成部限和强的放热效应,因而受到限制.在燃料电池分,是微系统技术在反应工程领域的拓展和延伸.车载氢源系统中,实现氢气催化燃烧器的微型化和目前,部分国外研究者已开始烃类部分氧化、传递安全操作具有十分重要的意义,微尺度反应器在这2002-09-20收到初稿,2003-01-20收到修改稿.Receiveddate:2002-09-20.联系人:袁权.第一作者:曹彬,男,27岁,博士生.Correspondingauthor:Prof.YUANQuan.E-mail:qyuan@基金项目:国家自然科学基金(No120176057,No1201222
7、01,dicp1ac1cnNo.20396009),国家科技合作重点项目计划(No12001CB711203)和Foundationitem:supportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No120176057,No120122201,No.20396009),the国家重点基础研究发展规划(No.G2000026401)资助项目.KeyProgramforInternationalCooperationofScienceandTechnology(No12001CB711203)an
8、dtheStateKeyDevelopmentProgramforBasicResearchofChina(No.G2000020640
