甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟

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甲烷蒸汽重整制氢转化率

甲烷蒸汽重整制氢转化率甲烷蒸汽重整制氢转化率是指在甲烷蒸汽重整反应中，甲烷的转化率以及生成的氢气的量与理论上可能生成氢气的量之间的比例。

甲烷蒸汽重整是一种重要的工业化学反应，被广泛应用于氢气生产、化工工艺和能源转换等领域。

在本文中，我们将讨论甲烷蒸汽重整制氢转化率的影响因素以及如何提高转化率的方法。

甲烷蒸汽重整制氢的反应方程式如下：CH4 + H2O → CO + 3H2首先，影响甲烷蒸汽重整制氢转化率的因素很多。

其中，反应温度是最为关键的参数之一。

适当的反应温度可以提高甲烷蒸汽重整的反应速率，从而提高制氢转化率。

通常，较高的反应温度可以增加反应活性，并加快甲烷分解和氢气生成的速度。

然而，过高的温度可能导致甲烷氧化反应的副反应，使得转化率下降。

因此，寻找适宜的反应温度是提高制氢转化率的关键。

其次，反应压力也是影响甲烷蒸汽重整制氢转化率的重要因素之一。

较高的反应压力可以提高氢气生成速率，从而增加制氢转化率。

这是因为较高的压力可以推动反应中的气体分子更紧密地接触，从而增加反应的碰撞频率。

然而，过高的压力也可能增加反应系统的复杂度和成本。

因此，选择适宜的反应压力是提高制氢转化率的另一个关键。

此外，催化剂的选择和催化剂的活性同样会对甲烷蒸汽重整制氢转化率产生重要影响。

常用的催化剂包括镍基、铑基和铂基催化剂。

这些催化剂具有良好的稳定性和高的催化活性，可以有效促进甲烷蒸汽重整反应的进行。

催化剂的选择和催化剂的活性与甲烷蒸汽重整的转化率密切相关。

为了提高甲烷蒸汽重整制氢转化率，可以采取以下方法。

首先，通过调节反应温度和反应压力来优化反应条件，找到适宜的操作参数。

其次，选择合适的催化剂，并对催化剂进行改进和优化，以提高其活性和稳定性。

此外，还可以将甲烷蒸汽重整与其他反应技术结合，如水煤气气化和煤直接液化等，以提高制氢转化率。

总之，甲烷蒸汽重整制氢转化率是影响氢气生产效率和工业生产成本的重要参数。

了解影响转化率的因素，并采取适当的方法进行优化，可以提高制氢转化率，提高氢气产率，从而促进可持续发展和能源转型。

内置多孔介质卷式反应器内甲烷富燃制氢的数值模拟

第９卷第２期
２１００年６月
热科学与技术
ＪｕｎａｆＴｈｒｌＳｉｎｅａｃｎｏｏｙｏｒｌｏｅｍａｃｅｃｎｄＴｅｈｌｇ
Ｖｏ１９Ｎｏ２．．
Ｊｎ２０ｕ．０１
文章编号：１７ — ０７２１）２０６ — ７６１８９（０００－１４０
氢较为先进的方法，原理是在反应器中耦合了其
放热的部分氧化反应和强吸热的甲烷水蒸汽重整反应。该技术采用固定床反应器，系本身可实现体
自供热，具有结构简单、投资费用低、大规模经较
济优势等优点［。】］多孔介质内甲烷超绝热制氢是一种新型的甲
（１中国科学技术大学热科学和能源工程系，安徽合肥２０２；．３０７
２合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥２００．３０９）
摘要：了解甲烷在内置多孔介质卷式反应器内超绝热富燃制氢特性
应机理相结合的方法，甲烷在该反应器的富燃制氢过程进行了数值模拟，究当量比和预混气体流速对燃对研
烧区峰值温度、成气组分和甲烷转化效率的影响，和实验值进行对比。果表明，孔介质内甲烷的燃烧合并结多温度远超过其绝热火焰温度，实现了超绝热条件下富燃制氢；研究范围内，在甲烷一气的转化效率随当量比氢和气体流速的增大而增大，值模拟结果与实验值基本吻合。数

甲烷水蒸气重整制氢反应及其影响因素的数值分析

（华东理工大学机械与动力工程学院，上海２００２３７）
摘要：本文通过建立包含动量、能量、质量以及化学反应的多物理场耦合数值模型，以多孔介质模型表征催化剂层，对工业转化炉管中的甲烷水蒸气重整制氢过程进行了详细分析。计算得到了转化炉管内甲烷重整过程反应物及产物气体的速度、温度及浓度场分布，以此分析了甲烷重整制氢过程的反应特性，并阐明了转化炉管的
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｙ，Ｓｈｎｇａｈａｉ２００２３７，
ｒｅａｃｔｏｒｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ．Ｔｈｅｖｅｌｏｃｉｔｙ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｒｅａｃｔａｎｔａｎｄｐｒｏｄｕｃｔｓｉｎｔｈｅｕｂｔｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＭＳＲｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｏｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｕｂｔｅｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｅａｍ－ｍｅｔｈａｎｅ — ｒａｔｉｏｎｄａｉｎｌｅｔ

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟

中图分类号：２．５．ｏ６１２９１文献标识码：Ａ
ＮｕｅｉａｍｕｌｔｏｆＭｅｈａｔａｅｏｍｉｆＨｙｒｇｎｍｒｃｌＳｉａｉｎｏｔｎｅＳｅｍＲｆｒｎｇｏｄｏｅｂｎｏｇｎｉｅｂａｅｃｏｙＩｒａｃＭｍｒｎｅＲａｔｒＳｅｐ． Nhomakorabea２００２
文章编号：０８３９２０）３０４ —４１０ — ４９（０２０ — ０５０
甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟
皇甫艺，李超，传统李
（国矿业大学机电学院．苏徐州２１０中江２０８）
ＨＵＡＮＧＦＵ，ＬＩＣｈｏ，ＬＩＣｈｕｎ— ｏＹｉａａｔｎｇ
（ｈｏｏｌ０｛ＭｅｃｎｉａｄＥｌｃｒｃｌＥｎｇｎｒｎｇ，Ｃｈｉｎｉｒｉｙ０ＳｃｈａｃｌａｎｅｔｏｎｉａｉｅｅｉｎａＵｖｅｓｔ｛ＭｉｎｇａｎｉｎｄＴｅｈｎｏｌｙ．Ｘｕｚｃｏｇｈｏｕ２２０８．Ｃｈｉ０１ｎａ）
ｓｍｕｌｔｄｎｕｅｉａｌＢｅｉｅｉａｅｍｒｃｌｙ．ｓｄｓ，ｉｅｔｇｔｏｒｄｅｏｈｅｉｆｕｅｃｆＤａｎｖｓｉａｉｎｓａｅｍａｎｔｎｌｎｅｏｍｋｏｈｅｎｕｂｒ。ｌｒｍｅ
ｗａｅ — ｏａａｉｔｒｃｌｒｔｏ，ｓｅｐａｉｗｅｒｔｏ，ｓｐｒｔｏｎａｔａｄｏｔｅｒｍｅｅｓｅａａｉｆｃｏｒｎｈｒｐａａｔｒｏｎｈｅｏｅｓｏａｅｆｔｃｎｖｒｉｎｒｔｏｍｅｈｅ．Ｓｕｇｓｉｓａｅｐｕｏｒａｄｔｐｔｍｉｅｔｅｃｉｆｉｒｎｉｅｂａｎｅｃｏ．ｔａｎｇｅｔｏｎｒｔｆｗｒｏｏｉｚｈｅｒａｔｏｎｏｎｏｇａｃｍｍｒｅｒａｔｒＫｅｗｏｄｙｒｓ：ｍｅｂｒｎｒａｔｒ；ｉｏｒａｃｍｅｂａｅ；ｎｕｍｅｉａｓｍｕｌｔｏｎ；ｍｅｈａｅｓｅｍｍａｅｅｃｏｎｇｎｉｍｒｎｒｃｌｉａｉｔｎｔａｒｆｍｉｇｅｏｒｎ

甲烷reser制氢工艺简介

2.制备吸附催化复合催化剂； 3.采用循环流化床反应器系统连续制氢。
微米CaCO3
纳米CaCO3
Ni-催化剂 CaO-基吸附剂吸附催化复合剂
吸附剂和催化剂混合
吸附催化复合剂
循环流化床制氢流程示意图
甲烷 ReSER 制氢工艺的应用领域
1、炼油工业； 2、化学工业； 3、氢能、燃料电池。
反应吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢 ReSER 工艺简介
吴素芳浙江大学化工系
ReSER 制氢原理
Reactive Sorption Enhanced Reforming (ReSER)
CH4 H2O CO 3H2
SMR CO H2O CO2 H2
H298 206.2kJ / mol
(1)
H298 41.1kJ / mol
steam methane
desulfur
Reaction
T=550~650 ℃ H2 >95% P=0.1MPa CO<500ppm
S/C= 3-4
Fig.2
CO2<3%
regeneration T=750~800 ℃ P=0.1MPa CO2，CO，CH4
N2 PSA H2 >99.99%
工艺优点
(2)
CaO 为 CO2 反应吸附剂勒夏特勒定理
ReSER CH4 2H2O CO2 4H2
H298 165.1kJ / mol
(3)
CaO CO2 CaCO3
H298 178.8kJ / mol
(4)
stream
甲烷水蒸汽重整工艺（SMR）
Product H2
Combustion gas
3
Nature gas

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟
皇甫艺;李超;李传统
【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2002(011)003
【摘要】无机膜反应器不受化学热力学平衡转化率的限制,将其应用于甲烷水蒸汽重整法制氢,可以放宽反应条件,提高转化率.主要针对在无机膜反应器上进行的甲烷-水蒸汽的重整反应进行了理论分析,并就反应参数的变化可能对反应产生的影响进行了数学模拟,考察了Damkohler准数、水碳比、吹扫比和分离因子对甲烷转化率的影响,并对甲烷水蒸汽无机膜反应器反应的优化操作提出了改进建议.
【总页数】4页(P45-48)
【作者】皇甫艺;李超;李传统
【作者单位】中国矿业大学,机电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,机电学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,机电学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】O621.259.1
【相关文献】
1.Au-NiO/TiO2催化剂上甲醇自热重整和水蒸汽重整制氢的比较研究 [J], 翟彦青;唐旭东;徐新;崔冰冰;罗国华
2.天然气水蒸汽重整商品催化剂上的沼气重整制氢 [J], 徐军科;周伟;王晓蕾;任克威;潘相敏;陈华强;王业勤;马建新
3.锂基CO2吸附剂在吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢中的应用研究进展 [J], 张元卓;
张富民;肖强;钟依均;朱伟东
4.吸附强化的甲烷水蒸汽重整制氢反应特性 [J], 贺隽;吴素芳
5.Ce基稀土复合氧化物在甲烷水蒸汽重整制氢中的应用 [J], 张佳;马克东;周毅;毕怡;张磊;潘立卫
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甲烷-水蒸气重整制氢反应及其影响因素分析

甲烷-水蒸气重整制氢反应及其影响因素分析孙长春【摘要】氢能是最清洁,最环保的能源,氢气的制取工艺具有极大的实际意义,本文通过对重整反应甲烷转化率的影响因素如水碳比、壁面温度、空速、压力及各工序反应条件等多方面因素进行分析,研究了提高氢含量的反应条件及甲烷蒸汽重整制氢反应的特点,为进一步优化生产和推广使用提供了参考.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】2页(P62-63)【关键词】甲烷水蒸汽重整;制氢;影响因素;转化【作者】孙长春【作者单位】山西潞安煤基合成油有限公司山西 046000【正文语种】中文【中图分类】T1.工艺装置工序在现有的制氢技术中，广泛使用的是甲烷水蒸汽重整制氢技术，该技术已广泛用于工业生产，并已获得其成熟工艺流程和催化剂制备工艺。

甲烷水蒸汽重整核心装置是二段转化炉，基本工艺工序为原料脱硫、加氢/预转化、换热式转化、二段转化、CO变换、废热回收利用及吸附提氢等。

工艺流程如图1。

图1 甲烷水蒸汽重整方块流程图2.各工序反应条件及影响因素(1)原料脱硫硫会降低活性金属接触表面，使催化剂中毒，使催化剂活性、选择性和催化剂寿命下降。

将原料气中硫除去，转化炉中催化剂就不会发生硫中毒，提高后续主转化炉催化剂及CO变换催化剂的寿命。

硫在重整装置中最高允许浓度0.5ppm。

(2)加氢/预转化不饱和烃的含量、种类和分子量的大小均会影响转化炉的运转。

对于一般的甲烷转化催化剂，如原料气中含有炔烃和烯烃，则极易在转化过程中生成碳，为防止积碳，当转化压力高于1.0MPa时，反应气中的烯烃含量应小于0.5%。

不饱和烃的消除是通过加氢或预转化进行反应：加氢转化催化剂，在一定温度和压力条件下，原料气中的烯烃如C2H4，甚至炔烃如C2H2加H2转化为烷烃。

反应生成的高碳烃会增加析碳的可能性，但可通过增加水蒸汽用量来很容易地阻止碳的生成。

预转化将原料气的烃类用水蒸汽部分转化为转化气（主要成分为CH4，H2，CO和CO2），原料气中烃类转化为甲烷和CO2，转化炉中催化剂表面积碳、结焦的风险会大大降低。

211086490_甲烷蒸汽重整制氢技术及进展浅析

甲烷蒸汽重整制氢技术及进展浅析采用ZnO与H2S反应生成ZnS以深度脱除S。

制氢过程中预重整、蒸汽重整、中温变换使用的催化剂（预重整和蒸汽重整催化剂为Ni/Al2O3，中温水气变换催化剂为Fe3O4/Cr2O3或ZnO/ZnAl2O4）容易被硫化物中毒失活，为深度脱除原料中的硫化物，保护下游过程的催化剂，常在预重整前进行加氢脱硫，保证整个制氢体系的长周期稳定运行。

预重整（PR）是将C2+饱和烃转化为C1和H2，避免进料温度过高造成C2+烃热分解积炭，使预重整后的C1和H2可以预热到更高温度。

预重整还可以将微量S充分脱除，保护后续催化剂长周期稳定运行。

此外，预重整的部分原料为合成气（CO+H2），可降低后续高温蒸汽重图1 甲烷蒸汽重整制氢工艺流程198研究与探索Research and Exploration ·工程技术与创新中国设备工程 2023.04 (上）温度约200℃，催化剂为Cu/ZnO/Al 2O 3，产品干气中CO 分数为0.25%。

变压吸附（PSA）是一种应用广泛的低成本氢气提纯工艺，利用不同气体分子在一些高比表面积吸附材料表面的吸附能力差异，通过多次反复吸附-脱附，最终将不同吸附能力的组分分离出来。

变压吸附包含吸附（A-Adsorption）、降压/均压（E 1-Pressure equalization）、顺放（PP-Provide purge）、逆放（D-Dump）、冲洗（P-Purging/Regeneration）、升压/均压（R 1/R 0-Repressurization）等六个步骤。

常规的吸附分离具有能耗低、压损小、纯度高、投资小、流程短、操作弹性范围大、原料适应性强等众多优点，但收率较低。

采用变压吸附后，氢气回收率提高到75~95%，氢气纯度提高到99.9%以上。

若氢气价值高，还可以采用真空变压吸附（VPSA）提高氢气回收率至95%以上。

甲烷蒸汽重整制氢技术经百年发展，工艺成熟，装置完善，经济可靠，制氢能力强，适合规模化生产，但也存在原料利用率不高和工艺复杂、操作难度大的缺点，不容忽视。

响应曲面法优化甲烷水蒸气重整制氢工况参数

响应曲面法优化甲烷水蒸气重整制氢工况参数
黄兴;马强;武健玮;王雨荷;陈磊;姚鑫
【期刊名称】《石油学报（石油加工）》
【年(卷),期】2024(40)3
【摘要】基于Chemkin的蜂窝整体式反应器计算甲烷水蒸气重整中的甲烷转化率和氢气产率,得到不同工况参数(反应器温度、水蒸气与甲烷的摩尔比(水/碳比)和压力)对甲烷转化率和氢气产率的影响。

采用响应曲面法以及Box-Behnken-Design模型对不同工况参数进行优化,建立以氢气产率为响应目标的响应模型。

结果表明,水/碳比和反应器温度对氢气产率的影响最为显著。

当反应器温度为1079.65 K、水/碳比为3.94、压力为0.11 MPa时,模拟3次的平均氢气产率为80.58%。

采用化学反应过程仿真与数值结果预测相结合的方法,显著减少了仿真时间,提高了计算效率和精度。

【总页数】10页(P708-717)
【作者】黄兴;马强;武健玮;王雨荷;陈磊;姚鑫
【作者单位】华北理工大学冶金与能源学院;东北大学冶金学院;华北理工大学电气工程学院;唐山创元方大电气有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.25
【相关文献】
1.聚集辐照下甲烷水蒸气重整制氢过程参数研究
2.甲烷水蒸气重整制氢研究进展
3.不同结构微反应器下甲烷水蒸气重整制氢性能对比
4.甲烷水蒸气重整制氢技术研究进展
5.基于响应面法Pt-Li2O-Al_(2)O_(3)催化甘油水蒸气重整制氢工艺优化
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流化床膜反应器内甲烷蒸汽重整制氢气模拟研究

前言能源是人类社会生存和发展的基础，是文明社会取得进步的先决条件。

在人类开发和利用自然资源的漫漫历史长河中，能源成为工业化社会经济发展的“命脉”和“血液”，能源科技的每一次进步都会带来世界性的产业革命和经济飞跃，可以说人类的社会生产生活与能源息息相关。

氢能是最理想的清洁能源之一，具有能量密度高，效率高，无污染等特点。

近年来,由于质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的突破,车载燃料电池陆续出现，这极大的推动了社会对氢能的需求。

在化学工业中, 氢气用量最大的是合成氨与石油炼制, 在其它领域, 如冶金、电子、玻璃、医药、食品、航天、能源等都需要用到氢气[1]近年来, 随着炼油过程中加氢重整与加氢裂化[2, 3 ]氢气需求量的增长, 以及石化行业如合成氨[4 ]、合成汽油[5, 6 ]、合成甲醇[7, 8 ]、费托合成[9, 10 ]等对氢气的需求呈增长趋势, 甲烷、石脑油、重油蒸汽转化与煤蒸汽气化制氢技术受到了更大重视. 特别是社会对环境质量的重视程度日益提高, 燃气排放物中的硫含量指标减少, 同时原油的加工程度不断加深, 这也增加了对氢气的需求. 氢气是一种洁净的燃料, 燃烧热值大而产物是水, 不会产生大量的温室气体如CO2、CH4和污染气体, 如SO2、NOx 等.多种概念和构型的燃料电池从技术上已经进入商业化时代[1 ], 特别是低温燃料电池允许的CO 含量在10- 6数量级[11]. 因而低温燃料电池对氢气的质量提出了新的要求.天然气由于储量丰富, 将是合成气生产进而生产氢气的主要原料. 尽管煤的储量更大, 而且价格便宜, 但其投资是以天然气为原料的合成气工厂的三倍. 因此, 本文主要讨论甲烷转化制氢气。

以低碳烃或碳为原料制氢时, 通常先制得合成气, 再经过变换、脱碳得到较纯的氢气. 据估计, 合成气生产成本约占整个制氢过程的60%～70% [12], 因此, 合成气生产成本对整个制氢成本具有重要影响.在这样的氢气需求背景下, 氢气生产的新工艺得到了发展, 并与传统的制氢技术相竞争。

一种甲烷水蒸气重整制氢的方法

一种甲烷水蒸气重整制氢的方法随着全球经济的发展，能源问题越来越受到人们的关注。

然而，传统的能源资源日益枯竭，加之环境污染问题的严重性，使得人们开始寻找新的能源解决方案。

氢能作为一种清洁、高效的新能源，备受关注。

甲烷水蒸气重整制氢是制备氢能的一种重要方法，本文将详细介绍这一方法的原理、工艺流程、优缺点以及未来发展方向。

一、原理甲烷水蒸气重整制氢是指利用甲烷和水蒸气在催化剂的作用下反应生成氢气、二氧化碳和一氧化碳的化学反应过程。

反应式如下： CH4 + H2O → CO + 3H2CO + H2O → CO2 + H2该反应过程需要在高温高压下进行，通常采用催化剂来加速反应速率，同时减小反应温度和压力。

目前常用的催化剂有镍基催化剂、铜基催化剂、钯基催化剂等。

二、工艺流程甲烷水蒸气重整制氢的工艺流程主要包括预处理、重整反应、气体分离和后处理四个步骤。

1.预处理预处理是为了去除甲烷中的杂质和水中的硫化物等杂质，以保证反应过程的纯度。

预处理过程包括甲烷脱硫、水脱盐、水脱碳等。

2.重整反应重整反应是指将预处理后的甲烷和水蒸气在催化剂的作用下进行反应，产生氢气、二氧化碳和一氧化碳。

反应温度一般在800-1000℃之间，反应压力一般在2-5MPa之间。

3.气体分离气体分离是指将反应产生的氢气、二氧化碳和一氧化碳分离出来。

分离过程一般采用吸附分离法、压力摩尔分数逆渗透法等。

4.后处理后处理是指对分离出来的氢气进行精制和储存。

精制过程包括压缩、干燥、除氧等。

储存方式一般有压缩储存、液态储存、吸附储存等。

三、优缺点甲烷水蒸气重整制氢的优点在于：1. 可以利用廉价的甲烷作为原料，成本较低。

2. 产生的氢气纯度高，可达99.99%以上。

3. 可以同时产生高纯度的二氧化碳和一氧化碳，具有一定的经济效益。

4. 生产规模可以灵活控制，适用于小规模和大规模生产。

甲烷水蒸气重整制氢的缺点在于：1. 生产过程中会产生二氧化碳和一氧化碳等有害气体，对环境造成污染。

甲烷催化双重整过程模拟

甲烷催化双重整过程模拟
庄炜杰;仇鹏;曾泽李;代正华;王辅臣
【期刊名称】《华东理工大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(48)3
【摘要】以甲烷重整转化炉为研究对象,基于动力学模型,考察了温度、压力与进料物质的量之比对甲烷双重整反应过程的影响。

结果表明:在压力3.2 MPa下,甲烷、水蒸气与二氧化碳的转化率均随温度的升高而增大。

与甲烷水蒸气重整反应相比,甲烷二氧化碳重整反应的反应温度更高,二氧化碳于650℃开始进行转化。

随着压力的增大,甲烷、水蒸气和二氧化碳的转化率都快速下降。

当压力达到3.5 MPa时,甲烷、水蒸气与二氧化碳的转化率均小于40%,但压力对氢气与一氧化碳的物质的量之比的影响不明显。

反应体系中二氧化碳的增加有利于提高甲烷转化率,但会使水蒸气转化率大幅度降低。

因此可以通过调节温度和进料中水蒸气和二氧化碳的物质的量之比来调整反应产物中氢气与一氧化碳的物质的量之比。

【总页数】7页(P290-296)
【作者】庄炜杰;仇鹏;曾泽李;代正华;王辅臣
【作者单位】华东理工大学资源与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE646
【相关文献】
1.甲烷作为化工原料直接转化生成芳烃和乙烯新催化过程的研究——Ⅰ.甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的程序升温表面反应
2.载体对Ni基催化剂催化甲烷三重整反应性能的影响
3.模拟含双锌核的甲烷单加氧酶催化甲烷和乙烷羟基化理论研究
4.甲烷化反应器催化剂积炭过程的模拟研究
5.二苯甲烷二异氰酸酯清洁合成过程研究Ⅱ.二苯甲烷二氨基甲酸甲酯催化合成及其分解
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高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统性能热力学分析

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高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统性能热力学分析
银华强 ! 姜胜耀 ! 张佑杰
其中 ’ 生成物氢为 PO Q 为Q 组分的摩尔生成焓 ! 单质 ! 所以标态 PO 已将它从反应焓的计 h" ! C ) 算式中消去 $ 假设制氢系统不与外界环境发生散热损失 ! 则M P‘ $ 又 ’ . 1hb$ # GC! g) = = C)=" 4 ) hG ) g) 标态下甲烷的低热值为 ’ !! 那么 ! " # <
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高温气冷堆甲烷蒸汽重整制氢系统重整器性能数值分析

ＡｂｔａｔＭｅｈｅｏｅｓｏｒｅｎｄｓｒｃ：ｔａｎｃｎｖｒｉｎａｔａｈｙｒｅｏｕｔｔｒｉｐｏｔｎｐｒｏｒａｅｄｏｇｎｐｕａｅｍｒａｔｅｆｍｎｃ
ｉｄｅｓｏｆｔｅｓｅｍｅｏｍｅ．Ｔｈｅｐａｒｐｒｓｎｔｍｅｉａｎａｙｉｅｆｍａｃｆｎｘｅｈｔａｒｆｒｒｐｅｅｅｓｎｕｒｃｌａｌｓｓｏｆｐｒｏｒｎｅｏｔｒｆｒｒｏｅｔｄｈｅｅｏｍｅｃｎｎｃｅｗｉｈｉ —ｅｐｒｔｒｇａ — ｏｅｒａｔｒｔｈｇｈｔｍｅａｕｅｓｃｏｌｄｅｃｏＨＴＲ一０．Ｓｔｉ１ｅｔｎｇｈｌｕｉｅｌｗａｔｉｄ，ｐｒｏｒｎｃｆｔｅｏｍｅｓｅａｎｅｔｆｅｅｅｉｍｎｌｔｆｏｒｅｆｘｅｅｆｍａｅｏｈｅｒｆｒｒｗａｘｍｉｄｗｉｈｄｉｆｒｎｔｈｌｕｉｅｅｐｒｔｒｅｉｍｎｌｔｔｍｅａｕｅ，ｐｅｓｅ，ｄｆｅｅｏｅｓｇｓｔｍｐｒｔｅ，ｐｒｓｕｅ，ｆｏｒｓｕｒｉｆｒｎｔｐｒｃｓａｅｅａｕｒｅｓｒｌｗｒｔａｅ，ａｄｆｅｅｓｅｍｔｃｒｎａｉｎｄｉｆｒｎｔｔａｏａｂｏｒｔｏ．Ａｓｈｒｎｇｅｏｎｅｎｅｔｅａｃｃｒｄ，ｈｅｉｍｉｅｌｕｎｌｔ
中图分类号：４７ＴＬ１文献标识码：Ａ文章编号：００６３（０７０－０９０１０ — ９１２０）１０６ — ５

甲烷蒸汽重整反应动力学研究

, ,
甲烷蒸汽重整制氢反应动力学模型建立与检验
• 反应式
CH 4 H 2O CO 3H 2
H298 206.2kJ / mol
• 选定催化剂，粒径要排除内扩散。 • 实验测定：甲烷蒸汽重整反应在实验条件下，不同停留时间下的原料或产物浓度值。 • 实验条件: 反应温度的范围（要有四个以上温度点），反应压力，反应的水碳比，空速（要大于排除外扩散的空速）
内扩散排除方法
外扩散排除方法
高空速区
中空速区
测定数据
测定不同温度条件下的 CA－t 的关系计算XA－t 的关系 t 也可以换算成W/FAo
建立或选择动力学模型
以上可以选一个方程或多个方程进行动力学计算比较。用精度最高的一个进行应用计算。
举例：实验数据（测得不同温度和压力条件下
的时间与组成的分压数据）
动力学方程的应用
• 1. 在反应温度，反应压力，反应时间之间，根据已知的换算未知的。 • 2. 进行反应器设计。计算反应器温度分布，反应器体积计算，催化剂量的计算等。
பைடு நூலகம்
实验数据处理
X与t 的一元三次方程 x=f(t)
• 按定义
dX r dt
• 计算t对应的r值，查出实验t对应的PCH4值
• 按选定的动力学方程
• 确定某个实验温度条件下的k值（反应速率常数）。 • k值再按Arrennius公式计算出活化能。
方程检验
1. 实验点和按方程计算点； 2.对角线方程，横坐标和纵坐标分别为实验转化率数据点和按方程计算的转化率数据点。 3. 平均相对误差值。

高温气冷堆甲烷蒸汽重整制氢系统中蒸汽重整器的数值分析

工艺气在蒸汽重整器中发生了复杂的化学反应，伴随传热、传质以及动量传递过程。针对
＝
ｋｅｐ一２Ｒ）ｃ・Ｈ２ｘ（Ｅ／Ｔ（ｏ尸，Ｐｏ—
。・Ｈ／），尸，Ｋ（）４
以上各式中，ｌ，为化学反应速度；ｏ／Ｓ；，、２ｍｌｍ・（）单根催化管，根据 “ 三传一反”（、传质传热、动ｋ、为频率因子，ｏ／ｓ；Ｅ、为活化Ｉｍｌｍ・）（Ｉ量传递和化学反应）的原则建立数学模型。考虑到能，Ｊｏ；局／为化学反应平衡常数；Ｐ／ｌｍ（２１催化管结构的对称性，建立的模型如图２所示。为组分分压，ＭＰ；Ｒ为气体常数，ＪｍｌＫ；ａ／ｏ・）（３１基本假设．为温度，Ｋ；频率因子、活化能和化学反应平（）１各催化管之间相同位置处的条件（温度、衡常数的数值由文献［获得。３］流量等参数）同，相因此对催化管束的研究只需研３３物料平衡方程．究其中一根催化管，并且根据对称性可将导管视在系统开始运行之前，在中心管和催化床中为绝热层。充有隋性气体氮气。催化床的物料平衡方程中需（）２假设流体只有在流动的方向（向）轴上有温要考虑反应所生成的物质量。度和浓度的变化，与流体流动方向垂直的截面（径３３１边界条件．．向）上是等温度等浓度的。：＝０（）３流体与催化剂在同一截面处的反应物浓刮（）５度相同。ｆ：Ｃ¨ ～（）４流体流动采用平推流模型。氦气入口流速（）５不考虑轴向的导热。Ｉ＝上ｚ
（）２反应速度
＝
ｋｅｐ一Ｒ）ｃ ’ ｏ一ｌｘ（ＥＪＴ（．／Ｐ

一种甲烷水蒸气重整制氢的方法

一种甲烷水蒸气重整制氢的方法随着工业化进程的加速，能源的需求也日益增加。

而传统的石油、煤炭等化石能源产生的二氧化碳等温室气体对环境的影响越来越大，因此，寻找可替代化石能源的方法成为了当前的热点问题。

氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源，备受关注。

而甲烷水蒸气重整制氢技术是目前最为成熟、经济、实用的制氢技术之一。

甲烷水蒸气重整制氢技术是利用甲烷和水蒸气在高温下反应，生成一氧化碳和氢气的化学反应。

反应方程式如下：CH4 + H2O → CO + 3H2该反应需要高温和高压条件下进行，通常在800℃-1000℃的条件下，压力在1-3MPa之间。

反应的催化剂通常采用镍基催化剂，如Ni/Al2O3、Ni/CeO2等。

甲烷水蒸气重整制氢技术主要有以下几个步骤：1. 加热反应器和反应气体：将甲烷和水蒸气在反应器中进行混合，并加热到反应需要的温度。

2. 反应：加入催化剂，让甲烷和水蒸气在催化剂的作用下反应生成一氧化碳和氢气。

3. 分离：将反应产物进行分离，分离出氢气和一氧化碳。

4. 净化：将分离出的氢气进行净化，去除其中的杂质和一氧化碳。

5. 储存：将净化后的氢气进行储存，以备后续使用。

甲烷水蒸气重整制氢技术具有以下优点：1. 该技术可以利用天然气、煤炭等广泛存在的化石能源作为原料，具有较高的资源可持续性。

2. 该技术产生的氢气纯度高、稳定性好、成本低，可以满足不同领域的需求。

3. 该技术的反应产物一氧化碳可以用于生产合成气、甲醇等化工原料，具有较高的附加值。

然而，甲烷水蒸气重整制氢技术也存在一些问题：1. 反应需要高温和高压条件下进行，对反应器的材料和能源的消耗较大，影响了其经济性。

2. 该技术产生的一氧化碳是一种有毒有害的气体，需要进行处理和排放，对环境造成一定的影响。

3. 该技术需要催化剂的参与，催化剂的稳定性和寿命对反应效果有较大的影响，需要进行定期更换和维护。

总的来说，甲烷水蒸气重整制氢技术是一种成熟、经济、实用的制氢技术，具有广泛的应用前景。

甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟

甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟
甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟包括: 1. 建立有限元方程来描述流体力学过程，使用适当的物理模型来表示气体与固体发生作用的热力学过程； 2. 利用有限元方程以及相应的物理模型，解决关于总能量、气体湿度和实际流量的方程组； 3. 通过有限元方程和物理模型，求解出流场的温度、压力和流向； 4. 由流场的温度、压力和流向，通过数值模拟计算出各参数间的关系，并进行可视化处理； 5. 进一步研究变量之间的关系，并对制氢的效率进行优化。

用于分布式制氢的甲烷蒸汽重整膜反应器的数值模拟

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2022年第41卷第7期用于分布式制氢的甲烷蒸汽重整膜反应器的数值模拟闫鹏，程易（清华大学化学工程系，北京100084）摘要：采用反应-分离集成的膜反应器进行分布式制氢，对简化工艺、降低能耗、提升技术经济性至关重要。

本文采用数学模型对甲烷蒸汽重整制氢过程膜反应器进行模拟，系统分析了渗透侧操作策略、反应压力、反应温度、钯基膜性能、催化剂性能对反应器行为的影响；并以1m 3/h 甲烷最大程度转化为目标进行分布式制氢案例分析，详细比较膜反应器技术与“常规反应器+膜分离”工艺技术。

结果表明，膜反应器在反应压力30atm （1atm=101325Pa ）、反应温度500℃下操作可实现紧凑设计，比“常规反应器+膜分离”工艺技术具有明显优势，但是亟需研发更佳活性（10倍）的钯基膜和催化剂以实现显著的过程强化。

模拟结果可为不同规模分布式制氢膜反应器的操作与设计及进一步的性能强化提供指导。

关键词：甲烷蒸汽重整；制氢；膜反应器；数学模型；操作与设计；过程强化中图分类号：TQ032文献标志码：A文章编号：1000-6613（2022）07-3446-09Numerical simulation of membrane reactor of methane steam reformingfor distributed hydrogen productionYAN Peng ，CHENG Yi(Department of Chemical Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract:The membrane reactor system with integrated chemical reaction and membrane separation for distributed hydrogen production is of vital importance to simplify chemical process,lower energy consumption and improve techno-economics.Herein,the mathematical model were adopted to simulate methane steam reforming process in membrane reactor,and thus analyze the effect of operational strategies of permeation side,reaction pressure,reaction temperature,palladium-based membrane performance and activity of catalyst on the behaviors of membrane reactor.Subsequently,case study was conducted with the aim of maximum conversion of 1m 3/h CH 4to compare membrane reactor technology and “conventional reactor +membrane separation”process.The results showed that compact design of membrane reactor under the conditions of 30atm and 500℃can be achieved and the membrane reactor presented obvious advantages over the process technology of “conventional reactor+membrane separation”.However,more active palladium-based membranes and catalysts,particularly 10times than current performance,were in urgent need for further process intensification.The results can provide fundamental guidelines for the design,operation and further performance intensification of membrane reactor for distributed hydrogen production with various scales.研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2021-1868收稿日期：2021-09-01；修改稿日期：2021-11-18。

天然气水蒸汽重整制氢的PROII模拟分析

天然气水蒸汽重整制氢的PROII模拟分析
李林;蹇守华;申莉;李振光;刘卓衢;王继峰;王雪峰;刘定坤
【期刊名称】《低碳化学与化工》
【年(卷),期】2024(49)2
【摘要】天然气水蒸汽重整作为最重要的制氢工艺之一,需要消耗大量天然气,通过优化重整工艺,能有效减少天然气消耗。

应用化工模拟软件PROII,对天然气水蒸汽重整制氢工艺中转化及中变反应过程进行了模拟。

反应后残余甲烷干基含量(物质的量分数)的模拟值与实测值的误差小于1.5%,表明模型可靠有效。

利用模型对转化及中变反应过程的操作参数进行了灵敏度分析。

结果表明,当水碳比(物质的量之比)为3.0、转化炉出口温度为820°C、转化气出口压力为1.2 MPa时,天然气甲烷转化率较高(约87%),燃料消耗量较少(约70 m^(3)/h),此时是最佳重整条件,可作为该场景下实际生产的工艺控制指标。

【总页数】5页(P124-128)
【作者】李林;蹇守华;申莉;李振光;刘卓衢;王继峰;王雪峰;刘定坤
【作者单位】西南化工研究设计院有限公司工业排放气综合利用国家重点实验室;内蒙古庆华集团乌斯太能源化工有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.2
【相关文献】
1.甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟
2.天然气水蒸汽转化制氢的Aspen plus模拟分析
3.天然气水蒸汽重整商品催化剂上的沼气重整制氢
4.二甲醚水蒸汽重整制氢反应平衡组成模拟计算
5."吸附增进反应过程"在天然气水蒸汽重整制氢中的应用新进展
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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
ｄｒｏｇｅｎｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅｒｅｆｏｒｍｉｎｇｒｅａｃｔｏｒ（Ｒ１）ｗａｓｆａｓｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎ —
中图分类号：ＴＱ１１４．２
文献标志码：Ａ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈａｎｅＳｔｅａｍＲｅｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒＨｙｄｒｏｇｅｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｏｄｓｉｎｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＡｓｐｅｎＰｌｕｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｓｔｅａｍｒｅｆｏｒ —
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
第３６卷第１期
２０１５年２月
青岛科技大学学报（自然科学版）
Ｖｏ１．３６Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１５
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
ｍｉｎｇ（ＭＳＲ）ｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
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
ｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｂｕｔｗｈｅｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｈｉｇｈｅｒ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｔｈ—
ＦＥＮＧＬｉａｎｇ－ｊｉｎｇ，ＣＡＯＣｈａｎｇ－ｑｉｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ）
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
ｗａｔｅｒ — ｃａｒｂｏｎｒａｔｉｏ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｏｎｈｙｄｒｏ — ｇｅｎｙｉｅｌｄｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｙｄｒｏｇｅｎｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒ — ｃａｒｂｏｎｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｗｈｅｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｌｏｗ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｔｒｅｎｄｏｆｈｙ —