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《煤气CO_H_2高电压放电反应性能的研究_张文辉》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第3期煤炭学报Vol121No131996年6月JOURNALOFCHINACOALSOCIETYJune1996煤气CO,H2高电压放电反应性能的研究张文辉戴和武谢可玉逄进(煤炭科学研究总院北京煤化学研究所)摘要研究了常压条件下,CO和H2在DBD放电反应器中的化学反应1试验发现:CO和H2放电化学反应须达到反应初始电压,当输入电压大于反应初始电压时,随电压升高,气体流量减小,CO转化率升高;随着温度上升,CO转化率下降;CO和H2放电反应生成物不仅有OCH4,CO2,而且有C3H6,并生成含有-CH=CH-和CO结腹的固态物质1关键词放电反应性一氧化碳氢中图分类号O646
2、17用水煤气炉和两段水煤气炉生产的煤气热值低,CO含量高,通过煤气部分甲烷化技术,可把煤气[1]中CO转化为CH4,降低煤气中CO含量1目前,国内研制的这种技术均属于催化甲烷化技术1近年来,煤气中CO转化新技术、新方法不断涌现,其中CO放电转化技术,由于采用了新的CO转化原理,简化了工艺流程,显示出良好的工业应用前景1CO放电转化技术是指在放电条件下,电场加速电子与CO,H2分子碰撞,使CO,H2分子激发,电离生成活性自由基和离子,然后,发生化学反应生成CH4等有机物1这种技术按放电方法不同,可分为[2][35]微波放电、高频放电和高电压放电3种1在真空条件下,CO和H2的放电化学反
3、应可以顺利进行,但在常压条件下难以进行1如果在常压条件下实现CO和H2的放电化学反应,则易于实现工业化,因此,研究常压条件下CO和H2的放电化学反应是目前CO放电转化技术的研究热点1由于高电压放电具有装置简单,技术成熟,易于工业化等特点,本文重点研究常压条件下CO和H2的高电压放电反应性能11试验装置及试验条件试验装置的工艺流程示意图见图1,按试验要求配制的煤气通入放电反应器,反应后气体通入气相色谱分析,气体流量用转子流量计计量,用皂沫流量计图1高压放电试验装置工艺流程校准1Fig11Flowsheetofcoronadischargeapparatus高压变压器把220V电压变为高
4、压,高压连续可T)))测温点;P)))测压点调,变化范围020kV,通过高压导线,将高压传输收稿日期:1995-10-16第3期张文辉等:煤气CO,H2高电压放电反应性能的研究307到放电反应器,在放电反应器内形成强电场,通过电场的气体被部分激发、电离,发生化学反应1放电反应器为DBD放电反应器(DielectricBarrierDischarges),其截面示意图见图2,内电极直径为10mm,与高压变压器相连,外电极直径为16mm,接地,在内、外电极间有一层绝缘层,厚为0135mm,反应器放电有效长度为65cm,气体从内电极与绝缘层之间的间隙通过1试验用原料气成分见表11表1原料气
5、成分Table1Compositionsofthefeedgas%图2DBD放电反应器横截面U(CO)U(N2)U(O2)U(CO2)U(H2)Fig12Cross-sectionofDBDdis-chargereactor301331019601101110571502试验结果及讨论211输入电压、气体流量对CO转化率的影响5在温度为315345K,压力为11013@10Pa,气体流量为7135ml/min条件下,考察了输入电压对CO转化率的影响,试验结果见图31从图3可以看出,CO和H2的放电化学反应存在反应初始电压,当电压低于某一数值时,反应不能进行,CO转化率为零;当电压高于
6、此数值时,随着电压升高,CO转化率增加,反应速度加快,但当电压高于某一数值后,随电压升高,CO转化率增加缓慢1输入电压与放电反应器内电场强度成正比,因此,输入电压变化直接影响CO和H2的放电反应速度15在输入电压1115kV,压力11013@10Pa条件下,气体流量对CO转化率的影响试验结果见图41从图4可以看出,随着气体流量的增加,CO转化率降低,反应器出口气体CO含量增高,因此延长气体在反应器中的停留时间,可以提高CO转化率1图3电压对CO转化率、CO含量的影响图4气体流量对CO转化率、CO含量的影响Fig13EffectofthevoltageonconversionofCOa
7、ndCOFig14EffectofthegasflowrateontheconversionofCOcontentoftheproductgasandCOcontentoftheproductgas212温度对CO转化率的影响温度是影响化学反应的重要因素,为了考察温度对CO和H2放电化学反应性能的影响,设计了耐高温的放电反应器,其绝缘层为耐高温的石英玻璃,其主要结构参数:内电极半径r=3mm;外电极半径R=8mm;反应器有效长度L=60cm;绝缘层(石英玻
