输送床甲烷化催化剂颗粒的热质传递行为与反应机制

摘要：

采用数值模拟对输送床甲烷化的粒径100 μm级单颗粒催化剂的反应与热传递行为进行了研究,揭示了反应热在单颗粒催化剂上的动态传递规律和典型条件下的反应控制机制.在输送床反应器中,热传递效率高,进入反应器的单个催化剂颗粒温度一般在0.1 s左右即可达到稳态.稳态的100 μm级催化剂颗粒表面、中心、流体之间的温差很小,但催化剂颗粒的径向温度表现为由表面向中心逐渐升高的分布,证明了甲烷化反应热升高了催化剂颗粒温度,建立了温度升高的催化剂颗粒与反应气氛之间的热传递平衡.模拟甲烷化反应速率与组分气体在催化剂颗粒内的分布,揭示了在加压和较高气速反应条件下,反应物向催化剂颗粒的扩散加快,催化剂颗粒的局部甲烷化反应受动力学控制,反应速率由中心向表面逐步减低.反之,常压与低气速条件使得催化剂颗粒的甲烷化反应受气体扩散控制,反应速率自表面向中心逐渐降低.

关键词：输送床、甲烷化、煤制天然气、数值模拟、传热、动态行为、反应机制

所属期刊栏目：70

分类号：TQ032(一般性问题)

资助基金：国家重点研发计划项目2018YFB0604503

在线出版日期：2019-09-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2876-2887