催化剂颗粒形状对甲烷水蒸气重整反应的影响及工业反应器模拟

【摘要】：甲烷水蒸气重整工艺是现阶段最主要的工业制氢技术,催化剂颗粒形状和反应器操作条件是影响重整反应器性能和产物组成的重要因素。首先从颗粒尺度研究催化剂形状对甲烷水蒸气重整反应的影响,在不同的反应温度和压力下,计算并比较了球形、柱形和环形催化剂的效率因子,其大小顺序为:柱形球形环形。其次,将反应器床层的质量、热量和动量传递与环形催化剂颗粒的扩散-反应方程相结合,建立了用于描述甲烷水蒸气重整工业反应器的一维轴向数学模型。计算并分析了反应器进口温度和压力对反应器床层的温度和压力分布、催化剂效率因子以及甲烷转化率和各组分浓度分布的影响,确定了适宜的工业反应器进口温度和压力,分别为773 K和3 MPa。 【作者单位】： 华东理工大学化学工程联合国家重点实验室;
【关键词】： 甲烷水蒸气重整反应 催化剂 反应器 扩散 效率因子 数学模拟
【基金】：国家自然科学基金项目(21276076) 教育部新世纪优秀人才支持计划项目(NCET-13-0801) 中央高校基本科研业务费(222201313011)~~
【分类号】：TQ116.2
【正文快照】： 引言甲烷水蒸气重整工艺是现阶段最简单、最经济同时也是最主要的工业制氢技术,它通常采用Ni基负载型催化剂,在固定床管式反应器内进行。鉴于该技术具有很大的实际应用价值,长期以来,相关催化剂的设计和反应器的模拟优化一直受到学术界和工业界的关注[1-4]。在催化剂设计方面,

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