甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟

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ｄｒｏｇｅｎｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅｒｅｆｏｒｍｉｎｇｒｅａｃｔｏｒ（Ｒ１）ｗａｓｆａｓｔｅｒｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎ —
பைடு நூலகம்
ｏｄｓｉｎｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＡｓｐｅｎＰｌｕｓ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｍｅｔｈａｎｅｓｔｅａｍｒｅｆｏｒ —
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
ｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｂｕｔｗｈｅｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｈｉｇｈｅｒ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｈｙｄｒｏｇｅｎ
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：Ａ
ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈａｎｅＳｔｅａｍＲｅｆｏｒｍｉｎｇｆｏｒＨｙｄｒｏｇｅｎＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
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）
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
ｍｉｎｇ（ＭＳＲ）ｆｏｒｈｙｄｒｏｇｅｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆ
ＦＥＮＧＬｉａｎｇ－ｊｉｎｇ，ＣＡＯＣｈａｎｇ－ｑｉｎｇ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ）
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
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｕｎｉｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｍｅｔｈ—
ｗａｔｅｒ — ｃａｒｂｏｎｒａｔｉｏ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｔｈｅｒｅａｃｔｏｒｏｎｈｙｄｒｏ — ｇｅｎｙｉｅｌｄｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｈｙｄｒｏｇｅｎｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒ — ｃａｒｂｏｎｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｗｈｅｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｌｏｗ，ｔｈｅｇｒｏｗｔｈｔｒｅｎｄｏｆｈｙ —