沼气中CO2的甲烷化反应及反应器研究

作者：章寒冰; 叶吉超^*; 胡鑫威; 张磊; 王立娜; 王鸿; 孙小毛; 付鑫; 刘长军

来源：化学研究与应用, 2023, 35(04): 914-919.

• 甲烷化反应
• 反应器
• CFD
• 多物理场

本文采用计算流体力学方法建立了以沼气为原料气的CO2甲烷化反应器模型，通过多物理场耦合求解获得了不同反应条件下甲烷化反应器内的温度分布和反应速率等数据，考察了反应温度、压力、流速等对甲烷化反应的影响。研究结果表明，提高反应温度和压力有利于提高CO2甲烷化反应速率和生产效率，但在相同装填量的催化剂床层CO2的出口转化率降低。以Al2O3为载体的Ni催化剂，在床层直径小于25 mm时，恒壁温条件下床层内外温差为3.1℃。综合热力学和动力学两方面的影响，以沼气为原料的CO2甲烷化反应温度应以300～400℃为宜。在300℃,1.0 MPa的反应条件下，反应停留时间大于257.6 s可达到高于98%的CO2转化率。

• 单位
  清华四川能源互联网研究院