氫作為一種重要的能源載體和燃料，具有儲量豐富、來源廣、可再生、無污染等特點�，F(xiàn)階段發(fā)展最為成熟的工業(yè)化制氫工藝還是甲烷重整制氫工藝，但其反應條件較為苛刻，目前，對于提高氫氣產(chǎn)率的過程優(yōu)化是研究熱點之一。甲烷重整需要大量的化石燃料供熱，尋找適合的清潔外熱源是甲烷重整制氫工藝的發(fā)展方向，因此，采用太陽能作為系統(tǒng)外熱源這一工藝改進具有重要意義。本文應用現(xiàn)代化工過程模擬軟件Aspen Plus，對甲烷蒸汽重整制氫過程進行必要的工藝簡化，選擇合適的單元操作模型和熱力學方法，實現(xiàn)了制氫系統(tǒng)的模擬。研究了反應器中水碳比、操作溫度、操作壓力對氫氣產(chǎn)率的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明，氫氣產(chǎn)率隨水碳比的增大而提高；壓力較低時，重整反應器（R1）氫氣產(chǎn)率與操作溫度的關(guān)系曲線成指數(shù)函數(shù)形式，壓力超過一定值，成二次函數(shù)形式；溫度較低時，R1氫氣產(chǎn)率與操作壓力的關(guān)系曲線成指數(shù)函數(shù)形式，溫度超過一定值，成二次函數(shù)形式，模擬結(jié)果符合甲烷重整反應及變換反應的反應規(guī)律。通過流程模擬分析，對整個工藝流程進行了優(yōu)化，提出多反應器串聯(lián)和單反應器回流兩個優(yōu)化方案。模擬結(jié)果顯示，兩個優(yōu)化方案均可提高甲烷轉(zhuǎn)化率，降低操作溫度。在制氫過程中... 

【文章來源】：青島科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

甲醇制氮工藝流程

圖 1-3 生物質(zhì)制氫技術(shù)分類圖Fig. 1-3 Category of HPTB1.2.4.1 生物法制氫生物法制氫主要有兩種方式，一種光合作用制氫，即通過光合細菌或微藻直接或間接地將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闅淠躘31]，具有來源廣，費用低的優(yōu)勢；另一種是發(fā)酵制氫，一般借助固氮菌或者異養(yǎng)型厭氧菌使有機物發(fā)酵獲得氫氣[32]，該方法同時利用了光能及生物質(zhì)中存在的化學鍵，隨著能量代謝的進行制得了氫氣。生物法制氫過程無污染，不消耗化石能源，是一種很環(huán)保的制氫方法，而且生物體能夠自我繁殖和復制，通過光合作用實現(xiàn)物質(zhì)與能量之間的轉(zhuǎn)換，且這種轉(zhuǎn)換過程條件簡單，在酶催化的情況下，常溫常壓狀態(tài)就能獲取氫氣。從能源狀況和長遠發(fā)展看來，以水為原料，利用光能通過生物體制取氫氣是最有前途的方法。目前國際上，生物法制氫是生物制氫領(lǐng)域的研究熱點，但其尚處于研究階段，無法推廣使用，需要加強研究開發(fā)，逐步從試驗研究階段走入應用。1.2.4.2 熱化學法制氫所謂生物質(zhì)熱化學法制氫即采用熱化學方法，通過空氣中的 O2或其他含氧物

以下兩圖是根據(jù)歐洲核能機構(gòu)（ENEA）最新的設想并發(fā)展成熟的槽結(jié)構(gòu)， CSP 方案描述的 550℃下熔融鹽作熱載體，槽式太陽能和兩熔鹽儲罐系統(tǒng)。硝酸鹽 NaNO3/KNO3(60/40 w/w)不僅作為存儲介質(zhì)，也作為高溫下的熱轉(zhuǎn)換，在接收管中流動。接收管（圖 1-4）用來抵抗最高可達 580℃的高溫[53]，位性拋物面的反射鏡的焦線上，有兩個同軸的圓筒組成，這兩個圓筒以絕熱的隙隔開，外面的玻璃管作為保護套，里面的鋼管吸收太陽能，轉(zhuǎn)化為熔鹽的顯熱。接收管的關(guān)鍵選擇性化合物涂層用來保證在高溫下（550℃）其效率達到最大，由 ENEA 專門設計，已經(jīng)發(fā)展成熟。涂層覆蓋于鋼管上，保證最地吸收太陽輻射以及熱管中的紅外線發(fā)射。根據(jù)發(fā)電設備的規(guī)模和儲存能雙罐（1-5）或斜溫層（即由于流體分層，單罐高度方向的溫度梯度）系統(tǒng)可于太陽能儲熱。如圖 1-5 所示，熔融鹽由熱變冷釋放出的顯熱為重整反應器外熱源，增大了甲烷的轉(zhuǎn)化率。對很多潛在的高空太陽輻射領(lǐng)域，這種太陽能收集系統(tǒng)很容易適應其特征，長時間的陰天之外（>3 天），都能夠連續(xù)供熱。研究進一步的改進以降低零本和材料改良而告終。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]非均勻分布微通道載體甲醇重整制氫性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 李金恒.華南理工大學 2010
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[3]一種鈀膜組件透氫性能的實驗研究[D]. 于金鳳.華南理工大學 2010



本文編號：3033166