聚集辐照下甲烷水蒸气重整制氢过程参数研究

• Published in: 石油与天然气化工 Vol. 50; no. 4; pp. 58 - 65
• Main Authors: 黄兴, 赵博宇, 张昊, 张汝超, 王博, 刘慧敏
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 华北理工大学冶金与能源学院%哈尔滨工业大学能源科学与工程学院%华北理工大学冶金与能源学院 2021; 华中科技大学煤燃烧国家重点实验室
• Subjects: 太阳能聚集辐照; 制氢; 甲烷重整; 热化学
• ISSN: 1007-3426
• DOI: 10.3969/j.issn.1007-3426.2021.04.009

基于自行设计的小型太阳能热化学反应器,建立了聚集辐照下甲烷水蒸气重整数学模型,该模型耦合导热、对流、辐射以及化学反应动力学,计算得到了反应器内甲烷重整过程反应物及产物的浓度、反应速率及温度场的分布,获得了不同工况参数(孔隙率、气体入口温度、水碳比)对甲烷转化率的影响规律.研究结果表明:甲烷水蒸气重整在多孔区域入口处反应迅速,沿反应器中心线方向,反应速率由于反应物浓度的不断降低而减小,导致混合气体的浓度及温度趋于稳定.孔隙率、水碳比及气体入口温度的增加都会导致甲烷转化率增加.当入口温度为500 K、孔隙率为0.75、水碳比为2.5、入口速度为0.006 m/s时,甲烷的转化率为96％,氢气产率为28％.该研究结果对甲烷水蒸气重整制氢过程参数优化具有一定的参考意义.