基于镍基载氧剂甲烷化学链燃烧机理和优化.pdf

石 油 化 工 · 280 · PETROCHEMICALTECHN0L0GY 2016年第45卷第3期 DOI：10．3969／j．issn．i000—8144．2016．03．005 基于镍基载氧剂的甲烷化学链燃烧机理与优化 闫秋会 ，曾凡瑞 ，李 壶 ，罗杰任 (1．西安建筑科技大学 环境与市政工程学院，陕西 西安 710055； 2．西安建筑科技大学 华清学院，陕西 西安 710055) [摘要]基于吉布斯自由能最小化原理 ，在AspenPlus软件上建立了NiO—CH化学链燃烧模型。通过计算反应器内的化学平 衡，分析了反应物摩尔比、反应温度、反应压力和气体流量等对反应器出口气相产物组成的影响，明确了NiO—CH化学链燃 烧的反应机理，进而对NiO—CH化学链燃烧的反应条件进行了优化。实验结果表明，当 (NiO)：n(CH)≤l时，燃料的燃 烧以甲烷重整反应为主；当1n(NiO)：n(CH)≤4113，逐渐以还原反应为主；当n(NiO)：”(CH)4fl~，全部发生还原 反应，生成CO：和HO。当n(NiO)：(CH)=4、反应温度为l000～1100K时，NiO—CH化学链燃烧效率的效率最高；适当 提高反应压力有助于提高CH4化学链燃烧效率，抑制其他反应的发生，但反应压力不宜大于8MPa；在满足燃烧器功率的要求 下，应尽量降低气体流量。 [关键词]化学链燃烧；镍基载氧剂；甲烷 [文章编号]1000—8144(2016)03—0280—05 [中图分类号]TQ519 [文献标志码]A M echanism andoptimizationofmethanechemical—loopingcombustionwith Ni-basedoxygencarrier YanQiuhui，ZengFanrui，LiYao，LuoJieren (1．SchoolofEnvironmentalandMunicipalEngineering，Xi’anUniversityofArchitectureTechnology，Xi’anShaanxi710055 China；2．HuaQingCollege．Xi’anUniversiytofArchitectureTechnology，Xi’na Shaanxi710055，China) [Abstract]BasedontheGibbsfreeenergyminimizationprinciple，aNiO—CH4chemicallooping combustionmodelwasestablishedbymeansoftheAspenPlussoftware．Bycalculatingthechemical equilibrium inthereactor，theinfluencesofmolarratio ofreactants，reactortemperatureand operationpressureonthecompositionofthegasproductsatthereactoroutletwereinvestigated， andthenthereactionconditionsoftheNiO-CH4chemicalloopingcombustionwereoptimized．Itwas showedthat，whenthemolarratioofthereactantswasn(NiO)：n(CH4)≤1，methanereforming wasthemainreaction．When1n(NiO)： (CH4)≤4，reductionreactiongraduallyincreasedand therefomr ingreact