基于中温吸附剂的流化床反应器内强化重整制氢研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zengqz
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乙醇重整制氢技术为减少化石能源消耗提供了一种有效途径,为了提高乙醇的利用率和氢气产率,中温吸附强化重整方法被引入进来。流化床反应器具有良好的传质和传热特性,适用于存在气固两相流动的重整制氢领域。由于DDPM方法具有拉格朗日方法的优点并且适用于大型系统,所以DDPM方法具有良好的应用前景。因此,本文基于DDPM方法,对流化床反应器内乙醇吸附强化重整制氢过程进行了研究。考虑到吸附强化作用在吸收废气CO2的同时可以促进反应向产氢方向移动,构建基于DDPM方法的乙醇蒸气吸附强化重整制氢化学反应体系,对不同操作条件对鼓泡床内乙醇蒸气重整制氢过程产生的影响进行分析。研究表明,本文所使用的DDPM方法可以对乙醇重整制氢过程进行较为准确的预测。当加入吸附剂HTC后,吸附强化作用对重整过程的促进效果较为显著,同时,CO2吸附反应可以释放重整反应所需的热量,进一步提高了H2产率。当颗粒具有粒径分布时,床层膨胀高度更高。颗粒半径、操作压力和催化剂与吸附剂比值的增加,都会降低H2产率,削弱强化重整效果。考虑到催化剂和吸附剂颗粒的不均匀混合会影响吸附作用的强化效果,引入一种同时具有催化和吸附作用的多功能颗粒,对其强化效果进行模拟和论证。结果表明,多功能催化剂的使用降低了传热和传质阻力,使CO2气体得到了更高效地吸收,降低了床层高度,增加了反应体系的温度,进一步使化学平衡向产氢方向移动。在冷态条件下,对颗粒在循环流化床反应器内部的流动过程进行了模拟计算。研究表明,在循环流化床底部,重整反应器内的压力高于解吸反应器内的压力,而在反应器顶部,情况相反。颗粒质量流量随着时间变化逐渐趋于稳定,达到暂稳态。颗粒的堆积量越大,重整反应器内床层高度越高,颗粒的循环速率越大,大颗粒在解吸反应器底部沉积的现象越不明显,连通处气体泄漏量越大。颗粒的循环速率和两个连接端口处的漏气量都随着解吸反应器底部气速的增加而增加。热态条件下,对使用催化-吸附多功能颗粒的循环流化床反应器内的乙醇吸附强化重整制氢过程进行了模拟计算。结果表明,底部和顶部的两个连接端口处会有H2和CO2泄露。解吸反应器底部气速的升高会增加底部连接端口的原料气、中间产物和H2的泄露。
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