乙醇水蒸氣重整制氫的熱力學分析.pdf

1、采用吉氏自由能最小化法對包含9種物質(乙醇、乙醛、乙烯、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、碳、水和氫氣)的乙醇-水蒸氣重整反應系統(tǒng)進行了熱力學分析。計算了溫度為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。 經計算表明，乙醇的平衡轉化率始終為100％。高溫、高水.乙醇比有利于增大單位摩爾乙醇產生的氫氣量；高溫、低水-乙醇比則有利于提高氫氣在氣相產物中的濕基摩爾分率；水-乙醇比對氫氣的干基摩爾

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-乙醇比會導致CO的大量產生，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-乙醇比是導致積碳的主要原因，對于較低的溫度，積碳則更為嚴重。當溫度低于650K時，碳主要由體系中的甲烷轉化而來；當溫度介于650K到950K之間時，甲烷、一氧化碳和二氧化碳對積碳均有貢獻；當溫度高于95

3、0K時，碳則主要由一氧化碳轉化而來。計算結果還表明，低壓有利于氫氣的產生，高壓則有利于一氧化碳的抑制。在綜合考慮提高氫產量和產率以及抑制積碳和一氧化碳以及系統(tǒng)節(jié)能的基礎上，乙醇水蒸氣重整反應熱力學上的最優(yōu)反應條件為：溫度為850K或者大于850K；壓力為常壓；水-乙醇比為8:1。 此外還采用響應反應法(RERs)對氫氣和一氧化碳的平衡摩爾量隨系統(tǒng)參數(shù)變化的靈敏度進行了分析。分析結果表明，低溫時，對二者靈敏度貢獻較大的反應均為甲烷