乙醇水蒸氣重整制氫的熱力學(xué)分析.pdf

1、采用吉氏自由能最小化法對(duì)包含9種物質(zhì)(乙醇、乙醛、乙烯、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、碳、水和氫氣)的乙醇-水蒸氣重整反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析。計(jì)算了溫度為400～1200K，壓力為1、3和5atm，水，乙醇摩爾比為0～10下各組分的平衡摩爾組成。 經(jīng)計(jì)算表明，乙醇的平衡轉(zhuǎn)化率始終為100％。高溫、高水.乙醇比有利于增大單位摩爾乙醇產(chǎn)生的氫氣量；高溫、低水-乙醇比則有利于提高氫氣在氣相產(chǎn)物中的濕基摩爾分率；水-乙醇比對(duì)氫氣的干基摩爾

2、分率影響不明顯，溫度越高，氫氣的干基摩爾分率亦越高，當(dāng)溫度高于800K以后，溫度的影響也不再明顯。高溫、低水-乙醇比會(huì)導(dǎo)致CO的大量產(chǎn)生，在水-乙醇比約為1、溫度為1200K附近CO的生成取得最大量約為1.9mol/molEtOH。低水-乙醇比是導(dǎo)致積碳的主要原因，對(duì)于較低的溫度，積碳則更為嚴(yán)重。當(dāng)溫度低于650K時(shí)，碳主要由體系中的甲烷轉(zhuǎn)化而來；當(dāng)溫度介于650K到950K之間時(shí)，甲烷、一氧化碳和二氧化碳對(duì)積碳均有貢獻(xiàn)；當(dāng)溫度高于95

3、0K時(shí)，碳則主要由一氧化碳轉(zhuǎn)化而來。計(jì)算結(jié)果還表明，低壓有利于氫氣的產(chǎn)生，高壓則有利于一氧化碳的抑制。在綜合考慮提高氫產(chǎn)量和產(chǎn)率以及抑制積碳和一氧化碳以及系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)上，乙醇水蒸氣重整反應(yīng)熱力學(xué)上的最優(yōu)反應(yīng)條件為：溫度為850K或者大于850K；壓力為常壓；水-乙醇比為8:1。 此外還采用響應(yīng)反應(yīng)法(RERs)對(duì)氫氣和一氧化碳的平衡摩爾量隨系統(tǒng)參數(shù)變化的靈敏度進(jìn)行了分析。分析結(jié)果表明，低溫時(shí)，對(duì)二者靈敏度貢獻(xiàn)較大的反應(yīng)均為甲烷