In this work a one-dimensional mathematical model was developed to simulate methane conversion and hydrogen yield in a fixed-bed reactor filled with catalyst particles. For the reason that reforming reactions are sore...In this work a one-dimensional mathematical model was developed to simulate methane conversion and hydrogen yield in a fixed-bed reactor filled with catalyst particles. For the reason that reforming reactions are sorely endothermic process, the heat is supplied to the reactor through electrical heating. The reforming reactions have been investigated from a modelling view point considering the effect of different temperatures ranging from 500℃ and 977℃ on the conversion of methane and hydrogen yield. Simulation results show that the steam reforming of methane in a fixed-bed reactor can efficiently store high temperature end thermal energy. When the operating temperature is increased to 977℃, the conversion of methane is 97.48% and the hydrogen yield is 2.2408. As a conclusion, the maximum thermochemical efficiency will be obtained under optimal operating temperature (977℃) and the steam/methane (3.86) ratio.展开更多
催化重整固定床反应器(Catalytic Reforming Fixed Bed Reactor,以下简称CRFBR)传递及反应过程的综合数学模型是以流体力学的基本微分方程为基础,考虑了流体的湍流流动,多孔介质内流体流动、传热、传质等过程,结合催化重整集总反应动力...催化重整固定床反应器(Catalytic Reforming Fixed Bed Reactor,以下简称CRFBR)传递及反应过程的综合数学模型是以流体力学的基本微分方程为基础,考虑了流体的湍流流动,多孔介质内流体流动、传热、传质等过程,结合催化重整集总反应动力学模型而建立的。采用该模型对工业催化重整径向反应器进行数值模拟计算,考察了反应器入口分配器设置、催化剂床层空隙率分布情况、催化剂填装比、反应器底部结构四个因素对产物组成的影响,从而确定优化的反应器结构和理想的催化剂填装情况。结果表明,反应器入口分配器采用单层效果较好,并确定了分配器的最佳位置;分析了催化剂床层空隙率分布不均对床层轴向温度、压力、组份浓度分布的影响;确定了最佳的催化剂填装比为1:1:2:4;针对反应器底部床层温度分布不均的情况改善了反应器底部结构,效果较好。展开更多
全面系统地分析了催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,以下简称CRFBR)内物料的流动、传热、传质和重整反应等过程及各过程之间强烈的相互作用,以流体力学的基本微分方程为基础,考虑流体的湍流流动和多孔介质...全面系统地分析了催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,以下简称CRFBR)内物料的流动、传热、传质和重整反应等过程及各过程之间强烈的相互作用,以流体力学的基本微分方程为基础,考虑流体的湍流流动和多孔介质内流体流动、传热、传质等过程,结合催化重整集总反应动力学模型,建立了CRFBR传递及反应过程的综合数学模型,并给出了模型求解的边界条件和相应的数值计算方法。模拟计算得到了反应器内轴向和径向速度场、压力场、温度场和组分浓度场的详细信息,揭示了各种过程之间的内在规律和相互作用。结果表明,径向反应器床层中上部,沿流程方向,单位厚度上的床层温降逐渐变小;轴向上压力梯度很小,温度梯度较明显。径向反应器床层底部流体流动不均匀,出现"冷点"。用工业装置数据对模型进行了验证,两者基本吻合,验证了模型的合理性。展开更多
采用已经建立的催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,简称CRFBR)内传递及反应过程的综合数学模型,对工业固定床催化重整反应器进行数值模拟研究。考察了反应温度、反应压力、体积空速和氢/油体积比对产物组成...采用已经建立的催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,简称CRFBR)内传递及反应过程的综合数学模型,对工业固定床催化重整反应器进行数值模拟研究。考察了反应温度、反应压力、体积空速和氢/油体积比对产物组成的影响。结果表明,高反应温度、低反应压力可以提高产品的芳烃产率,但高反应温度会同时降低液体产物收率,低反应压力会加速催化剂上的积炭。体积空速和氢/油体积比的提高会导致液体产物收率增加和芳烃产率降低。在满足产品质量要求的条件下,各操作参数存在着最优值。引入芳烃产率和液体产物收率的变化量之积,即重整芳产液收积(KI)作为控制参数,以KI达极大值时的反应条件作为最佳反应器操作条件,为催化重整工艺条件的优化提供理论依据。展开更多
文摘In this work a one-dimensional mathematical model was developed to simulate methane conversion and hydrogen yield in a fixed-bed reactor filled with catalyst particles. For the reason that reforming reactions are sorely endothermic process, the heat is supplied to the reactor through electrical heating. The reforming reactions have been investigated from a modelling view point considering the effect of different temperatures ranging from 500℃ and 977℃ on the conversion of methane and hydrogen yield. Simulation results show that the steam reforming of methane in a fixed-bed reactor can efficiently store high temperature end thermal energy. When the operating temperature is increased to 977℃, the conversion of methane is 97.48% and the hydrogen yield is 2.2408. As a conclusion, the maximum thermochemical efficiency will be obtained under optimal operating temperature (977℃) and the steam/methane (3.86) ratio.
文摘催化重整固定床反应器(Catalytic Reforming Fixed Bed Reactor,以下简称CRFBR)传递及反应过程的综合数学模型是以流体力学的基本微分方程为基础,考虑了流体的湍流流动,多孔介质内流体流动、传热、传质等过程,结合催化重整集总反应动力学模型而建立的。采用该模型对工业催化重整径向反应器进行数值模拟计算,考察了反应器入口分配器设置、催化剂床层空隙率分布情况、催化剂填装比、反应器底部结构四个因素对产物组成的影响,从而确定优化的反应器结构和理想的催化剂填装情况。结果表明,反应器入口分配器采用单层效果较好,并确定了分配器的最佳位置;分析了催化剂床层空隙率分布不均对床层轴向温度、压力、组份浓度分布的影响;确定了最佳的催化剂填装比为1:1:2:4;针对反应器底部床层温度分布不均的情况改善了反应器底部结构,效果较好。
文摘全面系统地分析了催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,以下简称CRFBR)内物料的流动、传热、传质和重整反应等过程及各过程之间强烈的相互作用,以流体力学的基本微分方程为基础,考虑流体的湍流流动和多孔介质内流体流动、传热、传质等过程,结合催化重整集总反应动力学模型,建立了CRFBR传递及反应过程的综合数学模型,并给出了模型求解的边界条件和相应的数值计算方法。模拟计算得到了反应器内轴向和径向速度场、压力场、温度场和组分浓度场的详细信息,揭示了各种过程之间的内在规律和相互作用。结果表明,径向反应器床层中上部,沿流程方向,单位厚度上的床层温降逐渐变小;轴向上压力梯度很小,温度梯度较明显。径向反应器床层底部流体流动不均匀,出现"冷点"。用工业装置数据对模型进行了验证,两者基本吻合,验证了模型的合理性。
文摘采用已经建立的催化重整固定床反应器(Catalytic reforming fixed bed reactor,简称CRFBR)内传递及反应过程的综合数学模型,对工业固定床催化重整反应器进行数值模拟研究。考察了反应温度、反应压力、体积空速和氢/油体积比对产物组成的影响。结果表明,高反应温度、低反应压力可以提高产品的芳烃产率,但高反应温度会同时降低液体产物收率,低反应压力会加速催化剂上的积炭。体积空速和氢/油体积比的提高会导致液体产物收率增加和芳烃产率降低。在满足产品质量要求的条件下,各操作参数存在着最优值。引入芳烃产率和液体产物收率的变化量之积,即重整芳产液收积(KI)作为控制参数,以KI达极大值时的反应条件作为最佳反应器操作条件,为催化重整工艺条件的优化提供理论依据。
