论文部分内容阅读
有效地利用垃圾填埋气,不仅能减少温室气体的排放,而且能有效地缓解我国能源短缺问题。合成气是一种用途广泛的化工原料,其主要成分是一氧化碳和氢气。利用填埋气中的甲烷和二氧化碳制合成气,具有节能、环保双重意义。本文将多孔介质运用到填埋气制合成气的过程中,设计了一种多孔介质反应器。利用多孔介质反应器具有燃烧稳定好、燃烧温度高等特点,在不加热源和催化剂的条件下,实现填埋气的再生利用。本文主要包括以下几个方面的工作:首先,采用吉布斯自由能最小法对填埋气重整制合成气的热力学过程进行计算,分析各因素对重整制合成气过程的影响,找出填埋气重整反应合适的条件范围。研究结果表明:高温条件不仅有利于4CH和2CO转化为2H和CO,而且可以抑制积碳的产生;往填埋气中加入少量的2O,有助于消除积碳,但是加入2O会导致合成气的产量减少,二氧化碳转化率降低。综合考虑,填埋气重整在温度为1173K-1373K范围内,2 4 2O/CH/CO=0.1/1/0.8-0.2/1/1条件下转化率高,合成气产量大,积碳少。其次,建立预混气体在多孔介质内反应的数学模型,通过实验验证了模型的可靠性,并分析了填埋气在多孔介质内的燃烧特性。研究表明:进口气体当量比以及流速是影响火焰驻定的关键因素;渐变型多孔介质具有燃烧温度高、燃烧稳定性好等特点。综合以上研究结果,本文最后设计了一种渐变型多孔介质反应器,探究了多孔介质反应器内填埋气重整制合成气的计算过程,并对填埋气重整制合成气的产量进行分析。结果表明:4 2CH/CO=1,过量空气系数为0.4时,填埋气制合成气的产量最高。1mol的填埋气制0.55mol2H、0.60mol CO,氢气和一氧化碳的选择性分别为0.55和0.82。此外,填埋气中甲烷含量越高越有利于合成气的产量的提高。2H/CO摩尔比随4 2CH/CO增大而增大,可以通过调节4 2CH/CO来制不同2H/CO摩尔比来满足不同的工业生成要求。