甲烷自热重整制氢热力学分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
) 收稿日期： "!!#%!*%"# ；修回日期： "!!#%+"%!( 。
) 基金项目：国家自然科学基金 （ "!&,(+!$ ） ；中国科学院创新工程方向性项目 （ -"!!$.+ ） 。 ) 作者简介：王胜 （ +’,,%） ，男，山西朔州人，博士研究生，主要从事燃料电池制氢研究。/%0123：415678956: ;2<=> 1<> <5。
6042$*,2：6&’78-,9(28:; ’<*:=:>7:*8 2(2=91:1 ?21 @’7A-78’, -( 8’B&2(’ 2*B-B&’782= 7’A-78:() B- )’(’72B’ &9,7-)’( >9 *1:() B&’ 8:(:8:C2B:-( -A $:>>1 A7’’ ’(’7)9D EAA’;B1 -A -@’72B:-( @2728’B’71 1*;& 21 8-=27 72B:-1 -A 1B’28 B- 8’B&2(’（ ! F G ） ，2:7 B- 8’B&2(’（ " F G ） 2(, 2,:2>2B:; B’8@’72B*7’ -( B&’ 7’A-78:() @7-;’11 ?’7’ 1B*,:’,D H’1*=B1 1&-?’, B&2B B&’ -@B:82= ! F G :1 27-*(, " D # ? $ D # 2(, 8-=27 -I9)’( B- 8’B&2(’ >’B?’’( ! D & 2(, ! D , D 6&*1 B&’ 7’A-78:() B’8@’72B*7’ =291 >’B?’’( ,!! J 2(, *#! J 2(, K" )’(’72B:() @’7 8-=’ 8’B&2(’ :1 27-*(, " D +, 8-= ? " D "$ 8-=D 62L:() ’I28@=’ A-7 B&’ + D # -A ! F G，@-11:>=’ A-782B:-( -7 ;-(M’71:-( 8’;&2+ (:181 ?’7’ ,’,*;’, A-7 ,:AA’7’(B ;-(1B:B*B’1 *(,’7 ,:AA’7’(B " F ! B&7-*)& B&’ 1:8*=2B:() ;2=;*=2B:-(1D 6&’ B&’7+ 8-,9(28:; ’<*:=:>7:*8 ;2=;*=2B:-(1 @7-M:,’ -@B:82= -@’72B:-( @2728’B’71 A-7 8’B&2(’ 2*B-B&’782= 7’A-78:() B)’(’72B’ &9,7-)’(D 7#( 8&$’4：8’B&2(’；2*B-B&’782= 7’A-78:()；$:>>1 A7’’ ’(’7)9 ；B&’78-,9(28:; 2(2=91:1 ) ) 氢气是一种重要的化工原料和清洁的能源。随 着合成氨与石油化工行业的发展以及人们对环境质 量重视程度的日益提高， 增加了对氢气的需求。 目前， 主要的甲烷制氢技术有甲烷二氧化碳重 整、 甲烷催化裂解、 甲烷水蒸气重整、 甲烷部分氧化 重整和甲烷自热重整五种
图 "’ 空碳比和水碳比对甲烷转化率的影响 ?#4:=8 "’ HFF8E< 1F 5 / B D9G A / B 19 08<;D98 E19I8=%#19 ’ ’ ’ ’ #9 %<8D0608<;D98 =8F1=0#94
! ""$
燃! 料! 化! 学! 学! 报
第 #$ 卷
加， 绝热温度降低， 这是因为水碳比增加导致强吸热 反应!水气重整反应所占的比例增加。因此， 转化率 相对降低。 ! ! "" 是燃料电池车载制氢系统的目标产物， 同时 系统要求尽可能减少 #$ 的体积分数， 因此， 模拟计 算了不同空碳比和水碳比对产物中 "" 和 #$ 体积 分数的影响， 见图 # 和图 $ 。由图 # 和图 $ 可见， 随 着空碳比的增加， 不同水碳比下 "" 和 #$ 呈现相同 的变化趋势。当空碳比较低 （ % & ’ % &( ’ ） 时， 主要 发生甲烷裂解反应和部分氧化反应， "" 体积分数增 加而 #$ 体积分数接近 ’ 。随着空碳比的增加， 反 应温度增加， 水气重整反应使得甲烷完全转化而且 "" 的体积分数达到极大值。同时， #$ 的体积分数 增加。当 " ( ’ % % & ’ % # ( ( 时， 重整气中 "" 和 #$ 体积分数较适宜， 而且高的水碳比有利于 "" 的生 成和 #$ 的减少， 主要是由于水气变化反应的发生。 但是， 当 ) & ’ 太大时， 势必导致系统的能耗增加。 因此， 适宜的水碳比应在 " ( ( ) # ( ( 。 ! ! 合理的操作条件能够消除催化剂的表面结炭，
第 $& 卷 第 " 期 "!!( 年 & 月
燃) 料) 化) 学) 学) 报 P-*7(2= -A O*’= 4&’8:1B79 2(, 6’;&(-=-)9
Q-=D $& #-D " "@7D "!!(
文章编号： !"#$%"&!’ （ "!!( ） !"%!"""%!&
甲烷自热重整制氢热力学分析
王) 胜+，" ，王树东+ ，袁中山+ ，倪长军+
（ +> 中国科学院 大连化学物理研究所，辽宁 大连) ++(!"$ ； "> 中国科学院 研究生院，北京) +!!!$’ ）
摘) 要：为了优化甲烷自热重整制氢过程的反应条件， 运用吉布斯自由能最小化方法对过程进行了热力学计算， 研究了重整 过程的反应温度、 空碳比、 水碳比对平衡组成的影响。模拟结果表明， 适宜的水碳比为 "> # ? $> # ， 空碳比 "> ! ? $> # ， 重整温度 ,!! @ ? *#! @ ， 每摩尔甲烷生成 "> +, 0A3 ? "> "$ 0A3 氢； 以水碳比 +> # 为例， 对不同空碳比下的组分的产生和转化的机理进行 了分析。 关键词：甲烷；自热重整；B2CC7 自由能；热力学分析 中图分类号：DE!"+> ") ) 文献标识码：F
化的条件下研究了不同的氧碳比和水碳比对平衡组 成的影响， 计算条件和实际操作条件存在较大的差 异。鉴于平衡常数计算法在分析聚集态组分存在的 体系时存在一定的局限性
［ %］
， 本论文运用 "#$$% 自
由能最小化方法计算了操作工况下甲烷自热重整过 程中的平衡组成， 考察了不同空碳比、 水碳比对 &" 、 ’( 组成以及表面结炭和平衡转化率的影响。
［ "， $］ 究热点 ， 甲烷二氧化碳重整技术生产的合成气
式： 平衡常数计算法和 $:>>1 自由能最小化法。燃 料电 池 制 氢 体 系 要 求 4N 的 体 积 分 数 低 于 #! G +! H ( ， 因此， K" 和 4N 的平衡组成、 4 （ 1） 的形成以及 平衡转化率是制氢体系中进行热力学分析的重要的 考察指标。另外， 对于甲烷自热重整制氢体系， 在一 定的操作范围内催化剂表面容易结炭， 导致催化剂 活性的下降。因此， 固态炭的消除也是甲烷重整制 氢热 力 学 分 析 中 的 一 个 重 要 的 考 察 因 素。 4&2(
［ +］
的自热运行， 系统集成度高， 设备投资费用低。因 此， 甲烷自热重整制氢是主要的车载制氢路线。 甲烷自热重整制氢系统是一个在催化剂上多反 应耦合的体系。为了优化反应条件及提高催化剂在 反应系统中的效率， 有必要对该复杂体系进行热力
［ &］ 学分析 。复杂体系的热力学分析主要有两种方
。甲烷制氢已成为研
（ + ! "#$%#& ’&()%)*)+ ,- ./+0%1#$ 2/3(%1(，./%&+(+ 41#5+03 ,- 61%+&1+(，"#$%#&) ++(!"$ ，./%&#； " ! 78#5*#)+ 61/,,$ ,- )/+ ./%&+(+ 41#5+03 ,- 61%+&1+(，9+%:%&;) +!!!$’ ，./%&#）
［ #］ 发生氧化反应所致 。 在同一空碳比下， 水碳比增
&’ 甲烷自热重整反应体系
甲烷 自 热 重 整 反 应 实 际 上 是 部 分 氧 化 重 整 （ )(*） 和水蒸气重整（ +, ） 的耦合， 催化剂通过调 控这两个过程的反应速率来实现系统自热运行。发
［ (］ 生的反应主要为 ：
完全氧化反应： ’&) * " (" + ’(" * " &" (， ! !"#$ + , $-" -. / 012（ & ） 部分氧化反应： ’&) * (" + ’(" * " &" ， ! !"#$ + , .". 3 ) -. / 012（ " ） ’ ’&) * & / " (" + ’(" * " &" ， ! !"#$ + , .( 3 $ -. / 012 （ . ） 水气重整反应： ’&) * &" ( + ’( * . &" ， ! !"#$ + * "-% -. / 012 （ ) ） 水气重整和变换耦合反应： ’ ’&) * " &" ( + ’(" * ) &" ， ! !"#$ + * &%. 3 $ -. / 012 （ ! ） 水气变换反应： ’( * &" ( + ’(" * &" ， ! !"#$ + , )& -. / 012 （ % ） 发生的结炭反应主要为： " ’( + ’ * ’(" ，! !"#$ + , &(" -. / 012 （ ( ） ’&) + ’ * " &" ，! !"#$ + * (! 3 % -. / 012 （ $ ） 燃烧反应： ’( * & / " + ’(" ，! !"#$ + , &(" -. / 012 （ # ） ’ & " * & / " (" + &" ( （ 4） ， ! !"#$ + , .#. 3 ! -. / 012 （ &- ）
"’ 计算方法
基于 "#$$% 自由能最小化方法进行的热力学平 衡计算通常是通过编程或专用 的 商 业 软 件 如 5%6 789)2:% 和 &+’6’;80#%<=> 来 实 现。 本 文 嫁 接 了 ?2:89< 计算流体力学软件的内容进行热力学计算。 通过不同操作条件 （ 反应物预热温度、 空气、 甲烷和 水的入口比例， 反应温度） 下甲烷自热制氢过程的 热力学模拟计算， 得到不同工况下反应的绝热温度 和平衡组成。 在模拟计算中假设系统绝热、 空气的摩尔组成
第" 期
王’ 胜 等：甲烷自热重整制氢热力学分析
""’.
［ !］ 等 在假设反应物入口温度为 "#$ ! 和甲烷完全转
为 - 3 "& (" 和 - 3 (# @" ， 产物中可能存在的组成为 &" 、 ’(、 ’(" 、 ’ （ %） 、 ’&) 、 (" 、 @" 和 &" (。为了优化 、 氧碳比 （ ( / ’） 反应操作条件， 引入水碳比 （ A / B） 和空碳比 （ 5 / B） ， 它们的表达式如下： A 水摩尔流率 5 空气摩尔流率 + ’ + B 甲烷摩尔流率 B 甲烷摩尔流率 ( / ’ + - 3 "& / 5 / B
中 K" F 4N 为 + ， 因此， 该技术主要应用于 O+6 合成 制液体燃料； 甲烷催化裂解过程可以制得纯氢， 但催 化剂易结炭， 需要间歇再生， 不适合车载制氢。甲烷 水蒸气重整工业化应用最早， 但反应启动慢， 需要外 供热， 适用于分散式制氢。甲烷部分氧化重整反应 存在爆炸危险， 工业化受到一定限制。甲烷自热重 整制氢过程能够很好地耦合吸放热过程， 实现系统
!"#$%&’()*%+,*--( .*/&$*0-# &1#$*2+)3 ,&)’+2+&)4 .&$ 1$&’5,2+&) &. "(’$&3#) 0( %#2"*)# *52&2"#$%*- $#.&$%+)3
!"#$ %&’()+，" ，!"#$ %&*+,-()+ ，./"# 0&-()+1&2(+ ，#3 4&2()+5*(+
.’ 模拟计算分析
本文对水蒸气入口 "$- C ， 空气入口 "-- C ， 重 整反应 - 3 & B)D 工况下不同水碳比和空碳比的甲烷 自热重整反应进行了热力学平衡计算。 ! 3 "# 不同水碳比对反应产物和绝热温度的影响 # 不同水碳比对甲烷自热重整制氢绝热温度和平衡转 化率的影响见图 & 和图 " 。由图 & 和图 " 可见， 随着 空碳比的增加， 转化率迅速增加， 绝热温度增高； 当 5 / B 0 " 3 - 时， 甲烷完全转化， 而绝热温度继续增 加， 这是由于产物中的 &" 和 ’( 和供入的过量氧气
［Leabharlann Baidu$］ 消炭反应 ：
图 &’ 空气与甲烷和水与甲烷摩尔比对甲烷自热重整 ’ ’ ’ 反应绝热温度的影响 ?#4:=8 &’ ?:9E<#19 1F DG#D$D<#E <8078=D<:=8 D% ’ ’ ’ ’ G#FF8=89< 5 / B D9G A / B
’ ’ * &" ( （ 4）+ ’( * &" ， ! !"#$ + * &.& 3 . -. / 012 （ && ） ’ * ’(" + " ’(， ! !"#$ + * &!& 3 ( -. / 012 （ &" ）
) 基金项目：国家自然科学基金 （ "!&,(+!$ ） ；中国科学院创新工程方向性项目 （ -"!!$.+ ） 。 ) 作者简介：王胜 （ +’,,%） ，男，山西朔州人，博士研究生，主要从事燃料电池制氢研究。/%0123：415678956: ;2<=> 1<> <5。
6042$*,2：6&’78-,9(28:; ’<*:=:>7:*8 2(2=91:1 ?21 @’7A-78’, -( 8’B&2(’ 2*B-B&’782= 7’A-78:() B- )’(’72B’ &9,7-)’( >9 *1:() B&’ 8:(:8:C2B:-( -A $:>>1 A7’’ ’(’7)9D EAA’;B1 -A -@’72B:-( @2728’B’71 1*;& 21 8-=27 72B:-1 -A 1B’28 B- 8’B&2(’（ ! F G ） ，2:7 B- 8’B&2(’（ " F G ） 2(, 2,:2>2B:; B’8@’72B*7’ -( B&’ 7’A-78:() @7-;’11 ?’7’ 1B*,:’,D H’1*=B1 1&-?’, B&2B B&’ -@B:82= ! F G :1 27-*(, " D # ? $ D # 2(, 8-=27 -I9)’( B- 8’B&2(’ >’B?’’( ! D & 2(, ! D , D 6&*1 B&’ 7’A-78:() B’8@’72B*7’ =291 >’B?’’( ,!! J 2(, *#! J 2(, K" )’(’72B:() @’7 8-=’ 8’B&2(’ :1 27-*(, " D +, 8-= ? " D "$ 8-=D 62L:() ’I28@=’ A-7 B&’ + D # -A ! F G，@-11:>=’ A-782B:-( -7 ;-(M’71:-( 8’;&2+ (:181 ?’7’ ,’,*;’, A-7 ,:AA’7’(B ;-(1B:B*B’1 *(,’7 ,:AA’7’(B " F ! B&7-*)& B&’ 1:8*=2B:() ;2=;*=2B:-(1D 6&’ B&’7+ 8-,9(28:; ’<*:=:>7:*8 ;2=;*=2B:-(1 @7-M:,’ -@B:82= -@’72B:-( @2728’B’71 A-7 8’B&2(’ 2*B-B&’782= 7’A-78:() B)’(’72B’ &9,7-)’(D 7#( 8&$’4：8’B&2(’；2*B-B&’782= 7’A-78:()；$:>>1 A7’’ ’(’7)9 ；B&’78-,9(28:; 2(2=91:1 ) ) 氢气是一种重要的化工原料和清洁的能源。随 着合成氨与石油化工行业的发展以及人们对环境质 量重视程度的日益提高， 增加了对氢气的需求。 目前， 主要的甲烷制氢技术有甲烷二氧化碳重 整、 甲烷催化裂解、 甲烷水蒸气重整、 甲烷部分氧化 重整和甲烷自热重整五种
图 "’ 空碳比和水碳比对甲烷转化率的影响 ?#4:=8 "’ HFF8E< 1F 5 / B D9G A / B 19 08<;D98 E19I8=%#19 ’ ’ ’ ’ #9 %<8D0608<;D98 =8F1=0#94
! ""$
燃! 料! 化! 学! 学! 报
第 #$ 卷
加， 绝热温度降低， 这是因为水碳比增加导致强吸热 反应!水气重整反应所占的比例增加。因此， 转化率 相对降低。 ! ! "" 是燃料电池车载制氢系统的目标产物， 同时 系统要求尽可能减少 #$ 的体积分数， 因此， 模拟计 算了不同空碳比和水碳比对产物中 "" 和 #$ 体积 分数的影响， 见图 # 和图 $ 。由图 # 和图 $ 可见， 随 着空碳比的增加， 不同水碳比下 "" 和 #$ 呈现相同 的变化趋势。当空碳比较低 （ % & ’ % &( ’ ） 时， 主要 发生甲烷裂解反应和部分氧化反应， "" 体积分数增 加而 #$ 体积分数接近 ’ 。随着空碳比的增加， 反 应温度增加， 水气重整反应使得甲烷完全转化而且 "" 的体积分数达到极大值。同时， #$ 的体积分数 增加。当 " ( ’ % % & ’ % # ( ( 时， 重整气中 "" 和 #$ 体积分数较适宜， 而且高的水碳比有利于 "" 的生 成和 #$ 的减少， 主要是由于水气变化反应的发生。 但是， 当 ) & ’ 太大时， 势必导致系统的能耗增加。 因此， 适宜的水碳比应在 " ( ( ) # ( ( 。 ! ! 合理的操作条件能够消除催化剂的表面结炭，
第 $& 卷 第 " 期 "!!( 年 & 月
燃) 料) 化) 学) 学) 报 P-*7(2= -A O*’= 4&’8:1B79 2(, 6’;&(-=-)9
Q-=D $& #-D " "@7D "!!(
文章编号： !"#$%"&!’ （ "!!( ） !"%!"""%!&
甲烷自热重整制氢热力学分析
王) 胜+，" ，王树东+ ，袁中山+ ，倪长军+
（ +> 中国科学院 大连化学物理研究所，辽宁 大连) ++(!"$ ； "> 中国科学院 研究生院，北京) +!!!$’ ）
摘) 要：为了优化甲烷自热重整制氢过程的反应条件， 运用吉布斯自由能最小化方法对过程进行了热力学计算， 研究了重整 过程的反应温度、 空碳比、 水碳比对平衡组成的影响。模拟结果表明， 适宜的水碳比为 "> # ? $> # ， 空碳比 "> ! ? $> # ， 重整温度 ,!! @ ? *#! @ ， 每摩尔甲烷生成 "> +, 0A3 ? "> "$ 0A3 氢； 以水碳比 +> # 为例， 对不同空碳比下的组分的产生和转化的机理进行 了分析。 关键词：甲烷；自热重整；B2CC7 自由能；热力学分析 中图分类号：DE!"+> ") ) 文献标识码：F
化的条件下研究了不同的氧碳比和水碳比对平衡组 成的影响， 计算条件和实际操作条件存在较大的差 异。鉴于平衡常数计算法在分析聚集态组分存在的 体系时存在一定的局限性
［ %］
， 本论文运用 "#$$% 自
由能最小化方法计算了操作工况下甲烷自热重整过 程中的平衡组成， 考察了不同空碳比、 水碳比对 &" 、 ’( 组成以及表面结炭和平衡转化率的影响。
［ "， $］ 究热点 ， 甲烷二氧化碳重整技术生产的合成气
式： 平衡常数计算法和 $:>>1 自由能最小化法。燃 料电 池 制 氢 体 系 要 求 4N 的 体 积 分 数 低 于 #! G +! H ( ， 因此， K" 和 4N 的平衡组成、 4 （ 1） 的形成以及 平衡转化率是制氢体系中进行热力学分析的重要的 考察指标。另外， 对于甲烷自热重整制氢体系， 在一 定的操作范围内催化剂表面容易结炭， 导致催化剂 活性的下降。因此， 固态炭的消除也是甲烷重整制 氢热 力 学 分 析 中 的 一 个 重 要 的 考 察 因 素。 4&2(
［ +］
的自热运行， 系统集成度高， 设备投资费用低。因 此， 甲烷自热重整制氢是主要的车载制氢路线。 甲烷自热重整制氢系统是一个在催化剂上多反 应耦合的体系。为了优化反应条件及提高催化剂在 反应系统中的效率， 有必要对该复杂体系进行热力
［ &］ 学分析 。复杂体系的热力学分析主要有两种方
。甲烷制氢已成为研
（ + ! "#$%#& ’&()%)*)+ ,- ./+0%1#$ 2/3(%1(，./%&+(+ 41#5+03 ,- 61%+&1+(，"#$%#&) ++(!"$ ，./%&#； " ! 78#5*#)+ 61/,,$ ,- )/+ ./%&+(+ 41#5+03 ,- 61%+&1+(，9+%:%&;) +!!!$’ ，./%&#）
［ #］ 发生氧化反应所致 。 在同一空碳比下， 水碳比增
&’ 甲烷自热重整反应体系
甲烷 自 热 重 整 反 应 实 际 上 是 部 分 氧 化 重 整 （ )(*） 和水蒸气重整（ +, ） 的耦合， 催化剂通过调 控这两个过程的反应速率来实现系统自热运行。发
［ (］ 生的反应主要为 ：
完全氧化反应： ’&) * " (" + ’(" * " &" (， ! !"#$ + , $-" -. / 012（ & ） 部分氧化反应： ’&) * (" + ’(" * " &" ， ! !"#$ + , .". 3 ) -. / 012（ " ） ’ ’&) * & / " (" + ’(" * " &" ， ! !"#$ + , .( 3 $ -. / 012 （ . ） 水气重整反应： ’&) * &" ( + ’( * . &" ， ! !"#$ + * "-% -. / 012 （ ) ） 水气重整和变换耦合反应： ’ ’&) * " &" ( + ’(" * ) &" ， ! !"#$ + * &%. 3 $ -. / 012 （ ! ） 水气变换反应： ’( * &" ( + ’(" * &" ， ! !"#$ + , )& -. / 012 （ % ） 发生的结炭反应主要为： " ’( + ’ * ’(" ，! !"#$ + , &(" -. / 012 （ ( ） ’&) + ’ * " &" ，! !"#$ + * (! 3 % -. / 012 （ $ ） 燃烧反应： ’( * & / " + ’(" ，! !"#$ + , &(" -. / 012 （ # ） ’ & " * & / " (" + &" ( （ 4） ， ! !"#$ + , .#. 3 ! -. / 012 （ &- ）
"’ 计算方法
基于 "#$$% 自由能最小化方法进行的热力学平 衡计算通常是通过编程或专用 的 商 业 软 件 如 5%6 789)2:% 和 &+’6’;80#%<=> 来 实 现。 本 文 嫁 接 了 ?2:89< 计算流体力学软件的内容进行热力学计算。 通过不同操作条件 （ 反应物预热温度、 空气、 甲烷和 水的入口比例， 反应温度） 下甲烷自热制氢过程的 热力学模拟计算， 得到不同工况下反应的绝热温度 和平衡组成。 在模拟计算中假设系统绝热、 空气的摩尔组成
第" 期
王’ 胜 等：甲烷自热重整制氢热力学分析
""’.
［ !］ 等 在假设反应物入口温度为 "#$ ! 和甲烷完全转
为 - 3 "& (" 和 - 3 (# @" ， 产物中可能存在的组成为 &" 、 ’(、 ’(" 、 ’ （ %） 、 ’&) 、 (" 、 @" 和 &" (。为了优化 、 氧碳比 （ ( / ’） 反应操作条件， 引入水碳比 （ A / B） 和空碳比 （ 5 / B） ， 它们的表达式如下： A 水摩尔流率 5 空气摩尔流率 + ’ + B 甲烷摩尔流率 B 甲烷摩尔流率 ( / ’ + - 3 "& / 5 / B
中 K" F 4N 为 + ， 因此， 该技术主要应用于 O+6 合成 制液体燃料； 甲烷催化裂解过程可以制得纯氢， 但催 化剂易结炭， 需要间歇再生， 不适合车载制氢。甲烷 水蒸气重整工业化应用最早， 但反应启动慢， 需要外 供热， 适用于分散式制氢。甲烷部分氧化重整反应 存在爆炸危险， 工业化受到一定限制。甲烷自热重 整制氢过程能够很好地耦合吸放热过程， 实现系统
!"#$%&’()*%+,*--( .*/&$*0-# &1#$*2+)3 ,&)’+2+&)4 .&$ 1$&’5,2+&) &. "(’$&3#) 0( %#2"*)# *52&2"#$%*- $#.&$%+)3
!"#$ %&’()+，" ，!"#$ %&*+,-()+ ，./"# 0&-()+1&2(+ ，#3 4&2()+5*(+
.’ 模拟计算分析
本文对水蒸气入口 "$- C ， 空气入口 "-- C ， 重 整反应 - 3 & B)D 工况下不同水碳比和空碳比的甲烷 自热重整反应进行了热力学平衡计算。 ! 3 "# 不同水碳比对反应产物和绝热温度的影响 # 不同水碳比对甲烷自热重整制氢绝热温度和平衡转 化率的影响见图 & 和图 " 。由图 & 和图 " 可见， 随着 空碳比的增加， 转化率迅速增加， 绝热温度增高； 当 5 / B 0 " 3 - 时， 甲烷完全转化， 而绝热温度继续增 加， 这是由于产物中的 &" 和 ’( 和供入的过量氧气
［Leabharlann Baidu$］ 消炭反应 ：
图 &’ 空气与甲烷和水与甲烷摩尔比对甲烷自热重整 ’ ’ ’ 反应绝热温度的影响 ?#4:=8 &’ ?:9E<#19 1F DG#D$D<#E <8078=D<:=8 D% ’ ’ ’ ’ G#FF8=89< 5 / B D9G A / B
’ ’ * &" ( （ 4）+ ’( * &" ， ! !"#$ + * &.& 3 . -. / 012 （ && ） ’ * ’(" + " ’(， ! !"#$ + * &!& 3 ( -. / 012 （ &" ）