甲烷蒸汽重整制氢反应路径研究

作者：贺天智; 蔡磊; 管延文; 刘文斌

来源：煤气与热力, 2020, 40(03): 34-44.

DOI：10.13608/j.cnki.1000-4416.2020.03.010

• 制氢
• 甲烷
• 蒸汽重整
• 基元反应
• 反应路径
• 脱氢反应

利用CFD建立了合理的重整管模型,在进口气体614℃、2 944 kPa,水碳比为2. 97的实验条件下进行甲烷蒸汽重整制氢的模拟计算,分析得到了由CH4生成H2的反应路径,研究了进口气体温度对反应路径的影响。研究结果表明:在甲烷蒸汽重整制氢反应中,CH4首先裂解为CH3,CH3合成C2H6,C2H6通过逐步的脱氢反应生成氢气;或者CH3转化为CH3OH,CH3OH发生一系列的脱氢反应生成氢气。从净反应速率来看,反应的重要中间产物CH3和CH3OH沿重整管轴线方向先生成后消耗,故其摩尔分数沿轴线方向先升高后降低。进口气体温度从600℃升高到1 000℃,氢气的产率从44. 91%提高至50. 21%。温度超过900℃时,基元反应R60和R112速率的显著减小使CH3脱氢及其转化为C2H6的过程受到阻碍,R100速率依旧增大使得更多的CH3转化为CH3OH; C2H6所参与的部分脱氢反应路径强度减小,更多的氢气通过CH4直接脱氢和CH3OH逐步脱氢生成。

• 单位
  环境科学与工程学院; 华中科技大学