冉景煜
,
涂维峰
,
赵柳洁
工程热物理学报
针对微动力装置中重整腔内强吸热重整反应和催化剂积碳等问题,耦合甲烷部分氧化反应,实现系统自供热并抑制积碳.为了优化微细腔内甲烷湿空气自热重整反应条件,采用数值方法研究预热温度为800 K,不同水碳比下,氧碳比对绝热的微细腔内甲烷湿空气自热重整反应的影响.结果表明:反应气中水碳比为1～2.5,微细腔内甲烷湿空气自热重整的最佳氧碳比为0.2～0.225,可以获得最大出口氢气质量分数4.52%～4.81%和较低的积碳浓度0.6612～0.3833 mmol/m2.
关键词:
微细腔
,
自热重整
,
积碳
,
氧碳比
冉景煜
,
涂维峰
工程热物理学报
微动力装置中碳氢燃料催化燃烧被认为是有效的方法,但燃烧室内燃料催化重整普遍存在由积碳导致的催化剂失活等问题.本文采用数值方法研究了微细腔中甲烷湿空气在镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析含湿量对甲烷自热重整反应及积碳特性的影响.结果表明:含湿量将增强甲烷重整反应;自热反应散热量和表面积碳浓度均随含湿量增加而降低.混合物质量流量为36 g/h时,当含湿量d＞1.20 kg/kg后,甲烷转化率、氢气质量分数和积碳浓度变化幅度很小,分别接近 53.1%、3.07%和2.40x10-6 kmol/m2.
关键词:
微细腔
,
甲烷湿空气
,
自热重整
,
积碳
,
含湿量
冉景煜
,
涂维峰
,
闫云飞
,
陈兵兵
工程热物理学报
针对微动力装置中重整腔内催化剂表面容易积碳,重整反应需要大量能量等问题,在重整腔入口引入氧气,使甲烷发生部分氧化反应为催化重整提供热量.本文采用数值方法研究了微细腔中CH4/O2/H2O镍基催化剂上的自热重整反应,重点分析CH4/O2/H2O混合物组分对甲烷自热重整反应及积碳的影响.结果表明:在混合物组分CH4/O2/H2O摩尔比为1:0.2:2时,甲烷自热反应放热量刚好能满足甲烷重整反应的需求,氢气质量分数较高为3.32%,积碳浓度较低为1.19×10-6kmol/m2.
关键词:
微细腔
,
自热重整
,
积碳
,
混合物组分
蒲舸
,
牛立祥
,
冉景煜
,
张力
,
唐强
,
闫云飞
工程热物理学报
基于镍基催化剂下表面反应机理,采用数值模拟方法,深入研究了在一定水碳比下,CO2含量的变化以及在固定的CH4/H2O/CO2比例下催化壁面温度,质量流量对微细腔内甲烷重整反应的影响.结果表明提高CO2/CH4的比例能够明显提高CO2、CH4转化率,提高CO的含量.CH4/CO2基元反应的产物在低温条件下CO和H2O,水蒸气转化率和H2产量降低,CO2含量增加降低水蒸气的消耗;在高温条件下,由于产生CO和H2,使氢气含量增加但水蒸气转化率降低.
关键词:
微细腔
,
甲烷
,
壁面反应
,
CO2
,
重整特性
冉景煜
,
牛立祥
,
张力
,
闫云飞
工程热物理学报
本文针对微细腔内在Ni/α-Al_2O_3催化作用下,存在CH_4/CO_2反应时,数值研究了在不同的水碳比,不同的进口甲烷质量组分Rm,不同的进口流量与微细腔壁温下甲烷/水蒸气催化重整反应特性.结果发现,微细腔中存在CH_4/CO_2反应时,CH_4/H_2O催化重整反应中CO_2和CO的产生变化情况比其它反应机理下有较大的变化.随着水碳比增大,H_2和CO_2质量分数有所增大,而CO质量分数先增加后又明显地降低,并出现CO_2质量分数从小于CO质量分数变化到大于CO质量分数;增大Rm,能使反应更充分的发生,反应物的转化率,生成物的质量分数都有提高,并随着Rm的增加,生成产物中CO_2质量分数大于CO的质量分数时对应的水碳比临界值减小,在Rm为O.05、0.1、0.15时,对应的水碳比临界值分别为2.0、1.8和1.6;而混合物进口质量流量增加,反应物的转化率、生成物的产物含量都有不同程度的降低;但壁面温度的增加,反应速率有较大提高,能较明显提高反应物转化率.
关键词:
微细腔
,
CH_4/CO_2反应
,
甲烷/水蒸气反应
,
催化重整
