本文以天然氣非催化部分氧化制合成氣過程為背景,通過熱模實(shí)驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算和反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)模擬等方法考察了操作參數(shù)對(duì)天然氣轉(zhuǎn)化過程的影響；比較了不同天然氣間接轉(zhuǎn)化制氫工藝系統(tǒng)的（火用）效率和（火用）分布。主要內(nèi)容如下：1.設(shè)計(jì)并搭建了天然氣非催化部分氧化熱模實(shí)驗(yàn)平臺(tái),確定了惰性氣氛下三通道噴嘴的適宜點(diǎn)火條件,考察了O2/CH4比、水蒸氣和CO2量、轉(zhuǎn)化爐負(fù)荷等操作參數(shù)對(duì)合成氣組成的影響；在外加熱管式爐上進(jìn)一步分析了CH4-C02和CH4-水蒸氣的反應(yīng)過程。結(jié)果表明,在本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),當(dāng)02/CH4比（標(biāo)準(zhǔn)體積比）為0.90時(shí),有效氣（H2+CO）含量最大；在轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口加入CO2或水蒸氣可調(diào)整合成氣H2/CO比,但水蒸氣的調(diào)節(jié)作用不及C02顯著。2.建立了天然氣非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐的數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)湍流與化學(xué)反應(yīng)耦合過程,分別采用PDF模型（基于化學(xué)平衡）和EDC模型（基于詳細(xì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,PDF模型對(duì)燃燒區(qū)火焰結(jié)構(gòu)還原有一定偏差,過高預(yù)計(jì)了出口合成氣CH4轉(zhuǎn)化率；EDC模型能準(zhǔn)確描述轉(zhuǎn)化爐內(nèi)火焰推舉現(xiàn)象,描述了溫度和氣體組分沿軸線距離的分布變化,出口合成氣組成與工業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)吻合... 

【文章來源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２論文框架和結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?化ｅ?也ｅｓｉｓ??

自熱重整工藝（Ａｕｔｏ化ｅｒｍａｌ民ｅｆｏｒｍｉｎｇ，簡(jiǎn)稱ＡＴＲ）是利用不同反應(yīng)吸放熱的特點(diǎn)，??將強(qiáng)吸熱的蒸汽轉(zhuǎn)化與強(qiáng)放熱的非催化部分氧化相結(jié)合，形成的一種新的轉(zhuǎn)化工藝ｔＷ。??自熱重整轉(zhuǎn)化爐結(jié)構(gòu)如圖２．１所示，上部空間為燃燒區(qū)，發(fā)生天然氣非催化燃燒反應(yīng)，??出燃燒區(qū)氣體溫度大約為１２００°Ｃ；下部空間填充Ｗ催化劑床層，主要發(fā)生ＣＨ４－水蒸氣??重整和水蒸氣變換等反應(yīng)，出催化劑床層氣體溫度大約為１０００Ｔ。自熱重整工藝使用催??化劑帶來的問題之一是催化劑床層易積碳失活。為抑制催化劑床層積碳失活，工業(yè)運(yùn)行??時(shí)，自熱重整轉(zhuǎn)化爐水碳比常大于１．４１＂１。??■?Ｏｘｙｇｅｎ／ａｉｒ??？?（ｏｒ?ｅｎｒｉｃｈｅｄ?ａｉｒ）??＾?＂Ｎ??Ｆｅｅｄｓｔｏｃｋ??ａｎｄ?ｓ（ｃａｍ＾＾＾??ｙｊ?（＾Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ??ｃｈａｍｂｅｒ??ｉｉｍｉｉｉｍｉｍｎｉ?Ｃａｕｉｉｙｓｔ??？?Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ??ｇａｓ??圖２．１自熱重整轉(zhuǎn)化爐??Ｆｉｇ．?２．１?Ｓ化ｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ａｕｔｏｔｈｅｒｍａｌ?ｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅｆｏｒｍｅｒ??２丄４催化部分氧化??催化部分氧化王藝（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ?Ｐａｒｔｉａｌ?Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ，?ＣＰＯＸ）是ＣＨ４和〇２的混合氣體在催??化劑作用下生成合成氣的過程。反應(yīng)過程微放熱，主要發(fā)生ＣＨ４完全和不完全燃燒Ｗ及??水蒸氣變換等反應(yīng)。天然氣催化部分氧化適宜的反應(yīng)溫度范圍為７００－９００‘Ｃ。該法制得??的合成氣ｔＶｅＯ比接近于２：１，基本滿足生產(chǎn)甲醇、二甲跑和液態(tài)燃料等產(chǎn)品的要求??目前催化部分氧化工芝主要的研巧方向是制備并考察催化劑性能

使用ＰＤＦ模型模擬了兩個(gè)不同尺寸規(guī)格的天然氣非催化部分氧化轉(zhuǎn)化爐。??２．２．２．２?火焰面（Ｆｌａｍｅｌｅｔ）模型??火焰面概念將端流火焰視為許多細(xì)小的一維層流小火焰結(jié)構(gòu)組成Ｐｉ，５２ｌ圖２．２所示??的層流對(duì)置式火焰常用于表征端流中的火焰結(jié)構(gòu)，混合分?jǐn)?shù)／從燃稱出口到氧化劑出口??單調(diào)遞減，因此該火焰可用混合分?jǐn)?shù)／和標(biāo)量耗散率義表征軸向距離上組分和溫度的變??化過程。標(biāo)量耗散率義的定義為：??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]非催化部分氧化重整富甲烷氣制合成氣研究[D]. 劉疆.天津大學(xué) 2013
[2]固定床與氣流床水煤漿氣化集成的煤制天然氣系統(tǒng)能量與經(jīng)濟(jì)分析[D]. 邵迪.華東理工大學(xué) 2013
[3]燃燒化學(xué)機(jī)理簡(jiǎn)化及甲烷湍射流火焰的直接數(shù)值模擬研究[D]. 呂鈺.浙江大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3038336