甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟.pdf

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1、第36卷第1期青岛科技大学学报(自然科学版)Vo1．36No．12015年2月JournalofQingdaoUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)Feb．2015文章编号：1672—6987(2015)01—0057—05；DOI：10．16351／j．1672—6987．2015．01．011甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟冯靓婧。曹长青(青岛科技大学化工学院，山东青岛266042)摘要：应用过程模拟软件AspenPlus，选择合适的单元操作模型和热力学方法，实现了对甲

2、烷蒸汽重整制氢系统的模拟。研究了反应器中水碳比、操作温度、操作压力对氢气产率的影响规律。模拟结果表明，氢气产率随水碳比的增大而提高；压力较低时，随着操作温度的升高，重整反应器(R1)氢气产率增长趋势越来越快，压力较高时，操作温度变化对氢气转化率的影响相对较小。温度较低时，R1氢气产率与操作压力的关系曲线呈指数函数形式，温度超过一定值，呈二次函数形式。所得模拟结果符合甲烷重整反应及变换反应的反应规律，可为甲烷重整制氢的生产和节能提供理论依据。关键词：甲烷重整；制氢；AspenPlus；数值模拟中图分类号：TQ114．2文献标志码：ANumeri

3、calSimulationofMethaneSteamReformingforHydrogenProductionFENGLiang-jing，CAOChang-qing(CollegeofChemicalEngineering，QingdaoUniversityofScienceandTechnology，Qingdao266042，China)Abstract：Byselectingtheappropriateunitoperationmodelsandthermodynamicmeth—odsinprocesssimulationsof

4、twareAspenPlus，thesimulationofmethanesteamrefor—ming(MSR)forhydrogenproductionsystemwasaccomplishedinthiswork．Effectsofwater—carbonratio，operatingtemperature，operatingpressureinthereactoronhydro—genyieldwereresearched．Thesimulationresultsshowedthathydrogenyieldincreasedwith

5、water—carbonratioincreasing．Whenthepressurewaslow，thegrowthtrendofhy—drogenyieldinthereformingreactor(R1)wasfasterwiththeoperatingtemperaturein—creasing．Butwhenthepressurewashigher，theoperatingtemperatureonthehydrogenyieldwasrelativelysmal1．Whenthetemperaturewaslow，thecurve

6、sofoperatingpres—sureversushydrogenyieldintheR1weresimilartoexponentialfunction．However，whentheoperationtemperaturewashighenough，therelationbetweenthemwasquad—raticfunction．TheresultwasinagreementwiththereactionsofMSRandtransfor—ming，SOthesimulationresultscanprovidetheoreti

7、calbasistotheimprovementofener—gY—efficientandtothedevelopmentoftheproductionprocess．Keywords：methanereforming；hydrogenproduction；AspenPlus；numericalsimulation与其它能源相比，氢具有来源广、存在形式分是甲烷，因此甲烷制取氢气工艺越来越受世界多、燃烧热值高、燃烧稳定性好、无污染、可持续发各国的重视。甲烷制氢工艺主要有甲烷直接裂展等优点，天然气由于储量丰富，将是生产合成气解、部分氧化以及水蒸

8、气重整等，其中甲烷水蒸气进而生产氢气的主要原料E引。天然气中主要成重整制氢发展最为成熟，但其反应条件较为苛刻。收稿日期：2013—11-07作者简介：冯靓婧(198