氢能在未来将成为我国能源战略的重要组成部分,其需求量将不断增加,催化重整制氢作为一种高效制氢工艺,因其燃料来源广而被大规模应用。传统催化重整工艺存在燃料转化率低、操作温度高等缺点,因此发展一种高效的强化重整制氢技术刻不容缓。近年来,流化床反应器的应用以及氢气膜分离和二氧化碳吸附强化重整技术的提出,为大规模催化重整制氢工艺带来了机遇。基于此,本课题利用双流体模型,结合氢气膜分离模型,对流化床反应器氢气膜分离强化重整制氢过程展开研究。首先讨论了不同渗透膜位置(内置膜和外置膜)对氢气膜分离引起的致密化区域和浓度极化现象的影响。研究表明,渗透膜在流化床的不同位置进行氢气分离对致密化区域形成和浓度极化现象产生较大的影响。内置膜可以较好的减小浓度极化阻力,促进氢气分离。而外置膜流化床反应器的致密化区域范围较小,流动性较好。基于催化重整反应动力学模型,对流化床膜分离强化甘油重整过程开展数值模拟,分析了氢气膜分离对流化床反应器重整过程的流动及反应特性的影响,阐释了渗透侧氢气分压和原料气入口速度等操作条件对重整过程的影响。结果表明,氢气膜分离提高了反应物浓度,强化了流化床反应器内催化重整制氢过程,同时也导致了致密化区域的形成,在一定程度上削弱了气固相间接触和气体停留时间。当渗透侧氢气分压较低时,致密化区域范围过大,严重抑制了重整反应;增大原料气入口速度,有利于削弱致密化区域范围,但由于减少了气体的停留时间,进而导致燃料转化率和氢气产量有所降低。通过将氢气膜分离和二氧化碳吸附两种强化方式相结合,开展了流化床膜反应器二氧化碳吸附强化甘油重整制氢过程的数值模拟。评估了二氧化碳吸附(两颗粒设计和双功能颗粒设计)对重整制氢过程流动及反应特性的影响,探究了两种强化方式(氢气膜分离和二氧化碳吸附)的相互作用机理。研究表明,虽然二氧化碳吸附扩大了致密化区域范围,但是削弱了浓度极化程度,提高了氢气渗透率,进而强化了催化重整反应,尤其当采用双功能颗粒设计时,二氧化碳吸附效果更加显著。同时分析了氢气膜分离对二氧化碳吸附速率的影响,结果表明,氢气膜分离可以有效的促进二氧化碳吸附,进而实现两者协同强化重整制氢过程。