二氧化碳甲烷自热重整计算分析与中试.pdf

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1、石油与天然气化工第４５卷第６期CHEMICALENGINEERINGOFOIL&GAS２５二氧化碳甲烷自热重整计算分析与中试１１２２刘俊义常卉祝贺唐志永１．山西潞安煤基合成油有限公司２．中国科学院上海高等研究院低碳转化科学与工程重点实验室摘要运用Gibbs自由能最小化方法和耦合详细反应动力学的计算流体力学（CFD）方法对CO２‐CH４自热重整进行了相关的计算分析。结合自主研发的反应器和催化剂，在山西省潞安集团煤制３油低碳循环经济园区进行了原料气处理量１００００m／h、运行压力２MPa、新型镍基催化剂装填量约５t的中试实验，获得合成气中甲烷摩尔分数小于１％

2、、n（H２）／n（CO）＝１．１、有效气摩尔分数为６０．７％的合成气。其中，CO２‐CH４自热重整反应器设计主要尺寸为：内径１．６m，燃烧高度３．０m，催化剂装填高度２．８m，反应器总体高度约１３．８m。关键词二氧化碳甲烷合成气自热重整Gibbs计算流体力学反应器中试中图分类号：TE０文献标志码：ADOI：１０．３９６９／j．issn．１００７‐３４２６．２０１６．０６．００７CalculationanalysisandpilottestofCO２‐CH４autothermalreforming1122LiuJunyi，ChangHui，ZhuHe，Ta

3、ngZhiyong（１．ShanxiLuanCoaltoGasolineCo．，Ltd．，Chang＇zhi０４６１‐０３‐，China）（２．CASKeyLaboratoryofLowCarbonConversionScienceandEnginee‐ring，ShanghaiAdvancedResearchInstitute，ChineseAcademyofSciences，Shanghai２０１２１０，China）Abstract：TheCO２‐CH４autothermalreformingprocessiscalculatedandanalyze

4、dbytheGibbsfreeenergyminimizationmethodandComputationalFluidDynamics（CFD）coupledwithdetailedreactionkinetics．Combiningwithindependentresearchanddevelopmentreactorsandcatalysts，thepilottest３conditionsweretherawmaterialgastreatmentcapacityof１００００m／h，operatingpressureof２MPa，nickelba

5、sedcatalystloadingofabout５tons，andthesyngaswasCH４／syngasratioslessthan１％，n（H２）／n（CO）＝１．１andeffectivegascontentof６０．７％ontheLowCarbonCircularEconomyPark，ShanxiLu＇anCoal‐to‐GasolineCo．，Ltd．ThemaindesigndimensionsofCO２‐CH４autothermalreformingreactorweretheinnerdiameterof１．６m，thecombu

6、stionheightof３．０m，thecatalystloadingheightof２．８mandthereactoroverallheightofabout１３．８m．Keywords：carbondioxide，methane，syngas，autothermalreforming，Gibbs，computationalfluiddynamics，reactor，pilot［１］化石能源的直接燃烧，导致人类向大气中排放的下，可以进行催化转化而加以化学利用。其中，［２］CO２等温室气体逐年增加。CO２作为最主要的温室CO２‐CH４重整一直是研究热点

7、。该工艺利用温室气体，化学惰性较强，在一定温度和高效催化剂条件气体CO２和CH４作为原料，且原料来源广泛，可变废基金项目：中国科学院先导项目“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”（XDA０７００００００）；国家科技支撑计划“CO２化工利用关键技术研发与示范”（２０１３BAC１１B００）。作者简介：刘俊义（１９８１－），男，学士，工程师，从事化工生产管理工作。E‐mail：luanljy＠１２６．com通信作者：祝贺，E‐mail：zhuh＠sari．ac．cn；唐志永，E‐mail：tangzy＠sari．ac．cn２６刘俊义等二氧化碳甲烷自热重整计算

8、分析与中试２０１６为宝，低H２／CO合成气适用于FT合成长链烃和甲醇CH４＋２H