甲烷-濕空氣低溫下自熱催化重整反應與積碳特性研究.pdf

1、近幾年發(fā)展起來的體積在1cm3量級上，能產生約10-100W功率的微型發(fā)動機已引起了世界各國的普遍關注。如何保證燃料在微型發(fā)動機中微細燃燒空間高效穩(wěn)定燃燒，已成為當前研究熱點。
　　 本文基于碳氫燃料催化重整燃燒技術改善微燃燒特征，采用數值方法研究較低溫度下微細槽道內甲烷重整反應特性，重點研究入口氣體的組份、反應壁面熱流密度、壁面溫度和氣體的質量流量等因素對微細反應器內CH4/O2自熱重整反應、CH4/H2O重整反應和CH4/H

2、2O/CO2重整反應的影響，以及微型反應器內甲烷自熱重整反應積碳特性。主要結論如下：
　　 在微反應器內，CH4/O2質量比增大，H2含量、CH4生成H2轉化率、CO含量、CH4生成CO轉化率先增大后減小，CH4轉化率增大，CH4生成H2O轉化率、CO2含量、CH4生成CO2轉化率先減小后增大。H2O含量增大，CH4/H2O重整反應產物CO含量先增大后降低。當水碳比高于2.5繼續(xù)增大水碳比對重整反應無明顯影響。CH4/H2O/C

3、O2重整反應中，增大CO2和H2O含量能夠加快重整反應的進行。壁面熱流密度的增大使CH4/O2自熱重整反應獲得更多的外部能量，使得重整反應可以加速進行，出口H2含量、CO含量增大，出口CH4含量、H2O含量、CO2含量降低。壁面溫度增加提高重整反應速率使反應快速進行。壁面溫度低，提高溫度對增加反應速度效果顯著；壁面溫度高于1300K，壁面溫度的提高對重整反應速度以無明顯影響。壁面溫度900K，CH4/CO2基元反應的產物主要是CO和H2

4、O；壁面溫度1200K，CH4/CO2基元反應的產物主要是CO和H2。微反應器內氣體的停留時間與發(fā)生化學反應時間所需時間屬同一數量級，氣體質量流量的大小決定氣體在微反應器內的停留時間直接影響催化重整反應特性。質量流量小，停留時間長，加強反應發(fā)生；質量流量大，停留時間短，減弱反應發(fā)生。CH4/O2質量比增大提高了氧化反應釋放的能量，熱流密度增大提高外界對系統(tǒng)供給的能量，氣體質量流量減小增大反應時間，這些因素使CH4/O2自熱重整反應壁面積