耦合原料气预热的Sabatier固定床反应器拉偏试验研究

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1、第23卷第1期2017年2月载人航天MaJlnedSpacenightV01．23No．1Feb．2017耦合原料气预热的sabatier固定床反应器拉偏试验研究段洪敏1，侯宝林1，吉定豪2，苏雄1，黄延强¨，张涛1(1．中国科学院大连化学物理研究所，大连116023；2．中国航天员科研训练中心，北京100094)摘要：CO，还原是长期载人航天中生命保障系统的关键技术，针对作为C0，还原系统核心的反应器及其中的催化剂的效率问题，在耦合原料气预热的Sabatier固定床反应器和Ru／Al，0，催化剂上，在宽范围的原料气氢碳比(1：k5：1)和

2、流量(2～8L／min)工况下，进行了Sabatier反应拉偏试验，结果表明：反应的起动温度为150℃，在不同原料气流量和氢碳比下，反应器温度梯度分布合理．贫组分的转化率达到98％以上(氢碳比4：1除外)。耦合原料气预热的Saba—tier固定床反应器结构合理，Ru／Al，O，催化剂活性高，能够高效处理舱室中2～4人的代谢量。关键词：CO，还原；C0，甲烷化；Sabatier反应器；生命保障系统中图分类号：R852．82文献标识码：A文章编号：1674—5825(2017)01旬028旬5ExperimentalConditionStudy

3、ofSabatierFixed—bedReactorCoupledwithFeedGasPreheatingDUANHongminl，HOUBaolinl，JIDingha02，SUXion91，HUANGYanqiang¨，ZHANGTa01(1．DalianInstituteofChemicalphysics，ChineseAcademyofSciences，Dalianl16023，China；2．ChinaAstron叫tResearchandTrainingCenter，Beijing100094，China)Abstract：T

4、heC02reductionisoneofthekeytechn0109iesofthelif宅一supportsysteminlongdura．tionmannedspacenight．TheIeactoristhehardcoreoftheC0。reductionsystem．SabatierreactionwastestedundertheH，／CO，ratiof而m1：1to5：1andthenowrateoffeedgasbetween2．0～8．0L／mininaSabatierfixed—bedreactorcoupledwi

5、thfeedgaspreheating6lledwithRu／Al，O，cat．alvsts．Thereactionwasstartedsueeessfullvatl50℃，andthedistributionoftemperaturestepsinthereactorwasregularunderdif玷rentconditions．Theconversionoftheleancomponentreacheda．bove98％exceptfortheratioofH，toCO，(4：1)．TheconfigurationoftheSaba

6、tier矗xed．bedreac．torcoupledwithfbedgaspreheatingwasreasonable，andtheactivityofRu／A1101catalystswashigh．Thefavorableped'omancewasaehievedfbracrewsizeof2～4personsinthecabin．Keywords：C02reduction；C02methanation；Sabatierreactor；life—supportsystem1引言Sabatier反应即C0：甲烷化反应，其反应方程式为：

7、C02+4H2=CH4+2H20。在长期载人航天任务中，可以利用该反应将航天员代谢产生的CO：与电解水产生的H：反应生成水，再将水电解产生O：，实现空间站系统中呼吸用氧的循环利用⋯。反应器是Sabatier反应系统的核心部分。Sa—batier反应为强放热反应，该反应的热力学特性决定了低温条件有利于提高原料气的转化率。然而，从动力学角度，为提高反应速率，反应器维持在高温状态更为有利。为了获得最佳的反应效果，需要控制反应器温度在沿着原料气流动的方收稿日期：2015．1l旬5；修回日期：2016．01旬6基金项目：国家自然科学基金(216762

8、66)第一作者：段洪敏，女，博士，副研究员，研究方向为c02催化转化。E—man：dhm@dicp．accn女通讯作者：黄延强，男，博士，研究员，研究方向为c02催化转化。E-m