氫作為一種重要的能源載體和燃料，具有儲(chǔ)量豐富、來(lái)源廣、可再生、無(wú)污染等特點(diǎn)�，F(xiàn)階段發(fā)展最為成熟的工業(yè)化制氫工藝還是甲烷重整制氫工藝，但其反應(yīng)條件較為苛刻，目前，對(duì)于提高氫氣產(chǎn)率的過(guò)程優(yōu)化是研究熱點(diǎn)之一。甲烷重整需要大量的化石燃料供熱，尋找適合的清潔外熱源是甲烷重整制氫工藝的發(fā)展方向，因此，采用太陽(yáng)能作為系統(tǒng)外熱源這一工藝改進(jìn)具有重要意義。本文應(yīng)用現(xiàn)代化工過(guò)程模擬軟件Aspen Plus，對(duì)甲烷蒸汽重整制氫過(guò)程進(jìn)行必要的工藝簡(jiǎn)化，選擇合適的單元操作模型和熱力學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)了制氫系統(tǒng)的模擬。研究了反應(yīng)器中水碳比、操作溫度、操作壓力對(duì)氫氣產(chǎn)率的影響規(guī)律。模擬結(jié)果表明，氫氣產(chǎn)率隨水碳比的增大而提高；壓力較低時(shí)，重整反應(yīng)器（R1）氫氣產(chǎn)率與操作溫度的關(guān)系曲線成指數(shù)函數(shù)形式，壓力超過(guò)一定值，成二次函數(shù)形式；溫度較低時(shí)，R1氫氣產(chǎn)率與操作壓力的關(guān)系曲線成指數(shù)函數(shù)形式，溫度超過(guò)一定值，成二次函數(shù)形式，模擬結(jié)果符合甲烷重整反應(yīng)及變換反應(yīng)的反應(yīng)規(guī)律。通過(guò)流程模擬分析，對(duì)整個(gè)工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化，提出多反應(yīng)器串聯(lián)和單反應(yīng)器回流兩個(gè)優(yōu)化方案。模擬結(jié)果顯示，兩個(gè)優(yōu)化方案均可提高甲烷轉(zhuǎn)化率，降低操作溫度。在制氫過(guò)程中... 

【文章來(lái)源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

甲醇制氮工藝流程

圖 1-3 生物質(zhì)制氫技術(shù)分類圖Fig. 1-3 Category of HPTB1.2.4.1 生物法制氫生物法制氫主要有兩種方式，一種光合作用制氫，即通過(guò)光合細(xì)菌或微藻直接或間接地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅淠躘31]，具有來(lái)源廣，費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)；另一種是發(fā)酵制氫，一般借助固氮菌或者異養(yǎng)型厭氧菌使有機(jī)物發(fā)酵獲得氫氣[32]，該方法同時(shí)利用了光能及生物質(zhì)中存在的化學(xué)鍵，隨著能量代謝的進(jìn)行制得了氫氣。生物法制氫過(guò)程無(wú)污染，不消耗化石能源，是一種很環(huán)保的制氫方法，而且生物體能夠自我繁殖和復(fù)制，通過(guò)光合作用實(shí)現(xiàn)物質(zhì)與能量之間的轉(zhuǎn)換，且這種轉(zhuǎn)換過(guò)程條件簡(jiǎn)單，在酶催化的情況下，常溫常壓狀態(tài)就能獲取氫氣。從能源狀況和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展看來(lái)，以水為原料，利用光能通過(guò)生物體制取氫氣是最有前途的方法。目前國(guó)際上，生物法制氫是生物制氫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但其尚處于研究階段，無(wú)法推廣使用，需要加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)，逐步從試驗(yàn)研究階段走入應(yīng)用。1.2.4.2 熱化學(xué)法制氫所謂生物質(zhì)熱化學(xué)法制氫即采用熱化學(xué)方法，通過(guò)空氣中的 O2或其他含氧物

以下兩圖是根據(jù)歐洲核能機(jī)構(gòu)（ENEA）最新的設(shè)想并發(fā)展成熟的槽結(jié)構(gòu)， CSP 方案描述的 550℃下熔融鹽作熱載體，槽式太陽(yáng)能和兩熔鹽儲(chǔ)罐系統(tǒng)。硝酸鹽 NaNO3/KNO3(60/40 w/w)不僅作為存儲(chǔ)介質(zhì)，也作為高溫下的熱轉(zhuǎn)換，在接收管中流動(dòng)。接收管（圖 1-4）用來(lái)抵抗最高可達(dá) 580℃的高溫[53]，位性拋物面的反射鏡的焦線上，有兩個(gè)同軸的圓筒組成，這兩個(gè)圓筒以絕熱的隙隔開(kāi)，外面的玻璃管作為保護(hù)套，里面的鋼管吸收太陽(yáng)能，轉(zhuǎn)化為熔鹽的顯熱。接收管的關(guān)鍵選擇性化合物涂層用來(lái)保證在高溫下（550℃）其效率達(dá)到最大，由 ENEA 專門(mén)設(shè)計(jì)，已經(jīng)發(fā)展成熟。涂層覆蓋于鋼管上，保證最地吸收太陽(yáng)輻射以及熱管中的紅外線發(fā)射。根據(jù)發(fā)電設(shè)備的規(guī)模和儲(chǔ)存能雙罐（1-5）或斜溫層（即由于流體分層，單罐高度方向的溫度梯度）系統(tǒng)可于太陽(yáng)能儲(chǔ)熱。如圖 1-5 所示，熔融鹽由熱變冷釋放出的顯熱為重整反應(yīng)器外熱源，增大了甲烷的轉(zhuǎn)化率。對(duì)很多潛在的高空太陽(yáng)輻射領(lǐng)域，這種太陽(yáng)能收集系統(tǒng)很容易適應(yīng)其特征，長(zhǎng)時(shí)間的陰天之外（>3 天），都能夠連續(xù)供熱。研究進(jìn)一步的改進(jìn)以降低零本和材料改良而告終。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]非均勻分布微通道載體甲醇重整制氫性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 李金恒.華南理工大學(xué) 2010
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[3]一種鈀膜組件透氫性能的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 于金鳳.華南理工大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3033166