探析低浓度甲烷流向变换催化燃烧制热技术基础研究

《探析低浓度甲烷流向变换催化燃烧制热技术基础研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、北京化工大学硕士学位论文低浓度甲烷流向变换催化燃烧制热技术基础研究姓名：王盈申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李成岳20060530北京化工大学硕士学位论文低浓度甲烷流向变换催化燃烧制热技术基础研究摘要煤层气中巨量低浓度甲烷的催化燃烧制热对低品位能源的高效利用、环境保护和煤矿安全生产均具有重要意义。煤层气甲烷的特点是浓度低、通量大，需要设计高度集成的反应器和操作模式，保证反应自热进行和有效回收热量。流向变换催化燃烧技术将预热、反应和热量回收集成在一起，是国际公认的强化反应的动态操作技术。本文以煤层气有效利用为背景，开展流向

2、变换技术在低浓度甲烷催化燃烧制热中的应用基础研究。首先，采用国产HPA(I(1订K)负载贵金属催化剂在小型中试装置上对低浓度甲烷流向变换催化燃烧的特性进行了实验研究。系统地考察了换向周期、反应物浓度和空速对反应器操作特性的影响。结果表明，换向周期、反应物浓度和空速是三个重要的操作参数，对反应器内温度的轴向分布影响显著。在进料甲烷浓度低至0．5v01．％时反应仍然能够在自热的条件下进行，并且保持较高的转化率。当甲烷浓度达到O．8v01．％时，催化剂床层最高温度已超过700℃，需要移出热量，表明利用流向变换催化燃烧技术，低浓度甲烷可以

3、用于制热或发电。以上述实验结果为基础，设计建造了一套带有中间换热系统的反应装置。并在此装置上考察了床层中间取热条件下，不同反应物浓度以及不同空速下的拟定态床层轴向温度分布特征，并将其与中间不取北京化工大学硕士学位论文热温度分布特征进行了比较。结果表明，取热能明显降低热波峰值，防止催化剂被烧坏，并且在一定条件下反应仍能维持自热操作，并能回收一定的热量。另外，本文还进行了HPA(1(MK)负载贵金属催化剂上甲烷催化燃烧反应的本征动力学实验研究，并根据实验数据得出形式较为简单的甲烷催化燃烧本征动力学模型。此模型可用于低浓度甲烷流向变换催

4、化燃烧反应器的模型化研究。关键词：低浓度甲烷，催化燃烧，流向变换，热回收，本征动力学II北京化工大学硕士学位论文HEATEXTRACTIoNFRoMTHECATALYTICCoM嘬USTIoNoFLOWCONCENTRATloNMETⅡANEINAREVERSEFLOWREACTORABSTRACTIt’Sveryimportanttoextractheatfromthecatalyticcombustionofgasincoalbedswhichisrichinlowconcentrationmethane，inordertou

5、tilizethelowergradeenergyefficiently,protecttheenvironmentandcontrolthesafetyofcoalmine．Thecharacteristicsofmethaneincoalbedsalelowconcentrationandlargeinamount．Theintegratedreactorsandoperationsareneededtoensuringtheautothermaloperationandheatrecoveryefficiently．Thet

6、echnologyofcatalyticcombustioninreverseflowreactorintegratestheprocessofpreheating，reactionandheatrecoverytogether,whichisacknowledgedtobeforcedunsteady-stateprocess．Inthispaper,atthebackgroundofutilizingthegasincoalbeds，theinvestigationofheatextractionfromthecatalyti

7、ccombustionoflowconcentrationmethaneinareverseflowreactorwasdevelopedThecatalyticcombustionoflowconcentrationmethanewassystematicallyinvestigatedinapilotscalereverseflowreactor．Theninfluencesofcyclicperiod，theconcentrationofreactantandthespacevelocityontheoperationper

8、formanceofreactorwereobserved．Theexperimentalresultsshowedthat，forthereverseflowreactor,cyclicperiod，theconcentrationofreact