甲烷蒸汽重整制氢反应路径研究

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。