甲醇重整制氢微反应器的研究进展

微反应器是利用精密加工技术制造出的通道特征尺寸在1～1000μm之间的微型反应器.由于拥有微小的通道尺寸和极大的比表面积,微反应器具有优异的传热传质能力和很好的防爆安全性,可以实现物料的瞬间均匀混合、高效的热能传导以及反应参数的精确控制,近年来在甲醇重整制氢反应等领域中应用前景广阔.本文首先介绍甲醇重整制氢微反应器的系...     

微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢三维模拟

为考察进口温度、速度和水醇比对微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢过程的影响,利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对自行设计的平板微通道反应器中甲醇-水蒸气重整制氢进行了三维数值模拟.反应动力学采用甲醇分解和蒸气重整双速率幂函数模型.计算表明,在反应物进口速度为2.88 m/s、进口温度为493 K和水醇比为1.3的反应条件下,反应器出口转化率达79.8%.通过模拟可以看出微反应器能够在较大的反应物流量下保持较高的出口氢气含量和较高的甲醇转化率.     

微型反应器中甲醇水蒸气重整制氢研究

为了强化甲醇水蒸气重整制氢过程,研制了一种集燃料预热、汽化、过热和重整反应功能于一体的微型反应器.实验考察了反应温度、水醇摩尔比、液体空速等对甲醇转化率、产氢率、反应器出口氢气和一氧化碳浓度的影响,建立了该反应器的数学和动力学模型并进行了三维数值模拟.结果表明,所建模型能较好地反映出反应器的性能,当反应温度、水醇摩尔比和液体空速分别为260℃、1.3、0.2 h-2时,产氢率达0.2 mol/(h·g),可为氢气利用率为80％、效率为60％的燃料电池提供10.2 W的功率.     

CuZnAlZr催化剂上甲醇氧化重整制氢的研究

研究了不同x(Cu)／x(Zn)对CuZnAlZr催化剂上甲酵部分氧化重整制氢催化性能的影响．结果表明，x(Cu)／x(Zn)为7：3的催化剂表现出最优的催化性能，在200℃时甲酵转化率达82．6％，H2选择性为99．7％，φ(CO)仅为0．08％．TPR和XRD的表征表明，x(Cu)／x(Zn)为7：3的催化剂上存在明显的CuO相，但结晶度较低，同时表面上的低温还原物种浓度较高且易被还原．     

相变储热型太阳能甲醇重整反应器稳态及动态制氢特性的实验研究

太阳能热化学制氢是生产清洁能源的重要途径.针对太阳辐射波动性大,易造成太阳能甲醇重整制氢反应器温度剧烈变化,不利于反应器稳定运行等问题,该文利用相变材料对太阳能甲醇重整制氢反应器进行热管理,以提高反应器的制氢效率和运行平稳性.首先,提出了2种相变储热型热化学反应器结构;其次,实验探究了甲醇重整制氢反应器内部的传热特性及...     

甲醇水蒸气重整制氢过程的优化分析

为强化甲醇水蒸气重整制氢反应过程,以出口甲醇转化率和氢气含量为目标考察了反应器中催化活性梯级分布和均匀分布对制氢效果的影响.利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对反应器进行了二维数值研究.计算表明,可通过催化活性由低到高的梯级分布提高反应器出口甲醇转化率和氢气含量.与活性均匀分布相比,反应器中的冷点温差降低了10K,实验表明反应器出口H_2含量提高约8.5%,CO含量降低约0.19%.     

甲醇重整微槽道反应器的性能

为了解决燃料电池系统的稳定氢源问题,研制了一种新型的甲醇重整微槽道反应器加工工艺方法。通过电火花加工技术在合金片上加工出平行的槽道,然后通过扩散焊将十多层的合金片焊接在一起,再通过溶胶-凝胶方法将催化剂涂层负载到微槽道反应器的内壁上。微槽道反应器的整体尺寸为40 mm×40 mm×8 mm。考察了催化剂涂层的配比、反应温度、水醇比、进料速度、反应时间对甲醇重整微槽道反应器性能的影响。结果表明:当反应温度、进料速度、水醇摩尔比分别为282°C、6 cm3/h、1.3时,该微槽道反应器的氢气产率可满足11W燃料电池的需要。     

甲醇催化裂解重整制氢的热力学分析

利用不同的状态方程分别计算了甲醇催化裂解重整制氢系统中各个纯组分的压缩因子，通过与文献值的比较可知PR方程适合该系统压缩因子计算。运用PR状态方程，计算了常压和加压下甲醇催化裂解重整制氢系统的平衡常数及平衡组成，考察了不同的反应温度、压力及原料液配比对平衡组成的影响。结果表明，升高温度、降低压力、适当提高原料液中的甲醇含量，均有利于平衡常数的提高，其中温度的影响较为显著。     

车载甲醇重整制氢燃料电池系统建模与供氢管理

针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略。首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型。结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略。C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47%。此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,C-WTVC工况下综合等效醇耗降低3.82%。     

稀土金属助催的甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的研究

制备稀土金属离子助催的铜锌基醇水蒸汽重整催化剂并分别比较了铜锌和两种以稀土Ce^3 ,Zr^4 为助催剂的铜锌催化剂上甲醇水蒸汽重整制氢的催化性能：在220℃反应条件下，Cu-ZnO,Cu-ZnO-Ce2O3和Cu-ZnO-ZrO2的甲醇转化率分别为28.1%、37.3%和51.6%，后两个催化剂的氢选择性高达100％，CO的选择性为0。Cu-ZnO-ZrO2催化剂经60h的运转后，催化剂的性能不变，触氧实验表明该催化剂能满足甲醇燃料电池电动车启动温度低、CO2选择性高的要求。     

CuO/ZnO/CeO 2/ZrO 2催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应机理研究

利用原位傅里叶变换红外光谱技术对CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应机理进行了研究.结果表明:甲醇水蒸气重整制氢反应主要由甲醇脱氢解离、甲酸甲酯转化和逆水气变换三个过程组成.副产物CO主要是由CO2和H2经逆水气变换反应而生成的,这是造成甲醇水蒸气重整后的CO含量总是低于热力学平衡浓度的原因.     

部分氧化重整制氢反应产物的气相色谱分析

在前人工作的基础上 ,对于甲醇部分氧化制氢反应产物 ,采用碳分子筛或多孔聚合物作固定相 ,并与PEG 2 0M柱串连 ,利用双柱串连的协同效应 ,用程序升温方法在一台色谱仪上实现了甲醇部分氧化制氢反应过程中产物的准确分析     

十七集总催化重整反应器的稳态模拟

文中按照集总理论的指导原则 ,从催化重整反应机理出发 ,提出了包含17个集总组份的催化重整反应网络 ,建立了17集总催化重整反应器的稳态数学模型。该反应网络将重整物料按分子大小集总为C₆、C₇、C₈和C₉⁺, 每一个碳数的化合物又划分为正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃4个集总 ,裂化产物C₅^-作为一个集总。集总组份与组份之间主要发生烷烃脱氢环化、环烷烃脱氢芳构化、烷烃异构化和加氢裂化反应 ,简化了一些发生几率小或对过程影响小的反应。在该 17集总催化重整反应网络的基础上 ,针对一半再生式催化重整反应装置 ,建立了 17集总的轴向和径向重整反应器的数学模型 ,并以工业装置实际生产操作数据 ,采用区域约束法和Marquardt法相结合的数值方法 ,分步优化估计了模型动力学参数。模拟结果表明 ,该模型能够预测计算装置生产工况 ,得到碳六至碳九的芳烃产率分布和产品烃组成 ,并预测重整汽油辛烷值和反应器温降 ,计算结果的偏差分别小于 1.5 (RON)和5℃。因此 ,所建立模型正确地反映了反应的特性 ,对于炼油厂铂重整装置的模拟效果良好。该模型对于重整装置的实时动态模拟也有一定的指导意义。     

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

静止环境中甲醇液滴蒸发的数值模拟

采用单液滴非平衡蒸发的数学物理模型,研究了静止环境中甲醇液滴的瞬态蒸发特性,获得了不同环境压力、环境温度和液滴的初始温度条件下液滴半径和液滴温度的变化规律.结果表明,随着环境压力的升高,液滴所达到平衡蒸发温度上升,在环境温度高于临界温度时,液滴蒸发加快,而在环境温度低于液滴临界温度时,液滴蒸发减慢.随着环境温度的上升,液滴蒸发速度加快,液滴达到的平衡温度上升.液滴初始温度对瞬态加热阶段的蒸发有一定的影响,而对平衡蒸发阶段的蒸发几乎没有影响.     

十四集总催化重整反应动力学模型研究

提出一个包含十四集总组分、25个反应的催化重整动力学模型,以较少的集总和较高的预测精度适应实际催化重整生产的需要;根据在催化重整微型反应实验装置上获得的实验数据,得到重整反应动力学模型的参数;用该模型预测产物组成和催化重整装置的模拟。结果表明:预测的最大绝对偏差为2.30%,偏差大部分小于2.0%;模拟得到产物中各组分及温度在反应器中分布与催化重整反应机理吻合;模型集总划分适中,使用方便,能够用于催化重整装置的预测。     

甲醇合成产率对多联产系统效率的影响

多联产是复杂的、高效环保的化工能源系统,甲醇合成和发电联产是最典型的多联产系统。由于不是单一类型的产品,该文采用可用能方法对系统进行能量分析,考虑了化工和发电的物理可用能和化学可用能。以1kg干煤粉为基础,计算出系统各主要单元的可用能平衡,将联产和分产计算结果进行了比较,说明在联产系统中甲醇合成可用能效率高于分产,增加甲醇转化率可提高系统总效率。计算给出了甲醇合成产率达到平衡态的0.9时系统的可用能流,此时联产效率比分产高2.7%。     

空速对平板微反应器内甲烷水蒸气重整的影响

采用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型,应用表面反应动力学机理,对平板微反应器中Ni/r-Al2O3催化剂涂层上甲烷蒸气重整制合成气进行了二维的数值分析计算,分析了催化空速(CSV)和体积空速(GSV)对甲烷蒸气重整性能的影响.在计算过程中,忽略了甲烷的空间反应的影响,只考虑催化表面上的反应.计算结果表明,较小的催化空速和体积空速能够获得较高的甲烷转化率和氢气产量;除催化空速和体积空速外,反应通道高度对重整性能也是一个重要的影响因素.     

ASBR处理高浓度甲醇废水的研究

采用ASBR处理高浓度甲醇废水,考察了甲醇的厌氧抑制性,容积负荷和水力停留时间对COD去除率的影响,及不同负荷下甲醇代谢途径的变化.试验结果表明,甲醇浓度在3000～30000mg·L(-1)内对ASBR系统无厌氧抑制性;系统的最佳COD容积负荷为4.6～9.1㎏·m(-3)·d(-1).甲醇的代谢途径对COD的去除率...