Численное исследование химических превращений при получении водорода из метана и биогаза в микроканальных системах
Keywords:
получение водорода, каталитические реакции, микроканалы, превращения метана, биогазAbstract
В работе проведено численное и экспериментальное исследование химических превращений при течении метана (биогаза) и паров воды в микроканале с каталитическими стенками. Расчеты проведены на основе полных уравнений Навье-Стокса для ламинарного многокомпонентного сжимаемого газа. Эксперименты проведены в кольцевом микроканале с родиевым катализатором на стенке. Сравнение результатов численного исследования и экспериментальных данных показало возможность применения кинетической схемы паровой конверсии метана для моделирования паровой конверсии биогаза без учета дополнительной реакции углекислотной конверсии метана. Определены температурные режимы с высокой конверсией метана и биогаза. Показано что, в стесненных условиях полная конверсия метана и биогаза могут проходить в микроканале длиной в несколько сантиметров. Это показывает возможность реализации компактных систем получения водорода на основе микроканальных технологий.
Downloads
References
Tonkovich A.Y., Yang B., et al. From seconds to milliseconds through tailored microchannel reactor design of a steam methane reformer // Catalysis Today. - 2007. - Vol. 120. - P. 21-29.
Kolb G., Hessel V. Micro-structured reactor for gas phase reaction // Chem. Eng. Journal. - 2004. - Vol. 98. - P. 1-38.
Mason E.A., Saxena S.C., Formula for the Thermal Conductivity of Gas Mixtures // The Physics of Fluids, - 1958. - Vol. 1 - P. 361-369
Wilke C.R., Viscosity equation for gas mixtures // J. Chem. Phys. - 1950. - Vol. 18. - P. 517-521.
Fuller E.N.; Schettler, P.D.; Giddings, J.C. A New Method for the Prediction of Gas Phase Diffusion Coefficients // Ind. Eng. Chem. - 1966. - Vol. 58. - N 5. - P. 19 - 27
Xu J.G., Froment G.F., Methane Steam Reforming, Methanation and Water-Gas Shift. Intrinsic Kinetics // AIChE Journal, - 1989. - Vol. 35 - N 1. - P. 88 - 96.
Hou K., Hughes R., The kinetics of methane steam reforming over a Ni/α-Al2O3 catalyst // Chemical Engineering Journal - 2001. - Vol. 82. -P. 311 - 328.
