收藏本站
《清华大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统的研究

银华强  
【摘要】: 利用核能可以大规模、高效地制氢,同时减少甚至消除温室气体的排放,为实现未来可持续能源体系提供了有力的保证。本文采用理论分析和计算模拟的方法对高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统进行了研究。 论文首先从热力学的角度对系统进行了研究。提出了不完全反应模型的总反应式,推导获得了标态时不完全反应模型的计算热效率的解析式。利用不完全反应模型的热效率解析式,结合平衡反应模型,对系统性能进行了研究。给定重整温度,压力和水碳比,即可利用该解析式计算出系统平衡反应的热效率。分析表明,耦合高温堆的甲烷蒸汽重整制氢系统相对传统的制氢系统应当选择比较高的水碳比,以获得较高的热效率。在压力大于1MPa,水碳比大于2的研究范围内,热效率更实际的理论上限为68.2%。高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统中过剩水蒸汽的潜热,副产物CO需要进一步地利用和转换,以提高热效率。 论文进一步对制氢系统进行稳态分析。基于一维拟均相模型和化学反应动力学建立了系统的稳态数学模型。计算结果与实验结果吻合得比较好。计算分析表明HTR-10制氢系统的氦加热重整器设计是合理的。利用该模型对耦合HTR-10的氦加热重整器入口氦气参数和入口工艺气参数对系统性能的影响进行了分析与讨论。 为了对系统进行安全分析,进一步建立了氦加热重整器,蒸汽发生器和换热器的动态数学模型。通过它们之间的耦合组成了系统回路的动态模型。计算结果与实验结果吻合得比较好。利用该模型研究了HTR-10制氢系统的原料气断流引起的安全事故。研究表明在氦加热重整器下游设置蒸汽发生器能够有效地抑制热力扰动引起的温度波动。 最后,提出了将膜分离技术应用到高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统中。首先对集成膜分离技术的制氢系统进行了热力学分析。基于前面建立的氦加热重整器稳态模型,建立了氦加热无机膜重整器的稳态模型。研究表明利用膜分离技术可以实现紧凑的重整器结构,并且获得高达95%的甲烷转化率,而压力损失只是略有增加。通过计算分析,在一定的设计条件或者操作参数的情况下,利用膜分离技术,将使高温堆带给制氢系统的不利条件变为有利条件。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TQ116.2

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐长松;燃气轮机化学回热循环燃料转化技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 吴忻;燃料电池及其发展概况[J];动力工程;2001年02期
2 王立敏;聚焦2004年世界和中国能源市场——《BP世界能源统计2005》分析[J];国际石油经济;2005年07期
3 居怀明,徐元辉,钟大辛;高温气冷堆工艺热应用研究[J];高技术通讯;2000年07期
4 董永胜,张建民;卧式蒸汽发生器模型及稳态分析[J];核动力工程;2004年03期
5 贺华,赵景联;燃料电池的开发现状及其发展前景[J];石化技术与应用;2001年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王孝成;王燕;;近期油价波动与我国石油期货市场[J];北方经济;2005年16期
2 刁秀华;周轶赢;;俄罗斯与东北亚地区的能源合作[J];东北亚论坛;2006年04期
3 刁秀华;;中俄两国的能源安全与合作[J];东北亚论坛;2007年06期
4 包成;蔡宁生;;SOFC-MGT混合发电系统的半实物仿真方案研究[J];动力工程学报;2011年06期
5 杜娟,廖世军;燃料电池技术及其国内外研究概况[J];广东化工;2004年04期
6 黎永祥;姚丹丹;;新型化学电源——燃料电池[J];湖南工业职业技术学院学报;2006年04期
7 马德良,路再生;新型化学电源———燃料电池[J];洛阳师范学院学报;2004年05期
8 王和德;;2010年中国能源与世界能源生产和消费对比[J];煤炭工程;2012年S1期
9 盛凯夫,饶如鳞;燃气机驱动冷热电联供系统的发展前景[J];煤气与热力;2002年06期
10 杨润红;陈允轩;陈庚;陈梅倩;李国岫;;燃料电池的应用和发展现状[J];平顶山学院学报;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 叶季蕾;吴福保;杨波;;燃料电池的研究进展与应用前景[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 陈星宇;铝基材料快速水解制氢的研究[D];中南大学;2010年
2 丁浩;天然气管道运输定价理论与模型研究[D];北京交通大学;2006年
3 张宏伟;二氮杂萘酮结构聚醚酮的改性及其用于燃料电池聚电解质膜的研究[D];浙江大学;2006年
4 赵杰;直接甲醇燃料电池阳极催化剂的合成、表征及其电催化性能研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 常新;质子交换膜燃料电池用炭纸的研制[D];中南大学;2009年
2 张海侠;压水堆蒸汽发生器的建模及动态特性分析[D];华北电力大学;2011年
3 甄江曼;Y,Yb双掺杂CeO_2基SOFC直接氧化阳极制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 梁宇佳;碳载银、钯及其二元金属纳米粒子复合电催化剂的制备及性能研究[D];北京化工大学;2011年
5 邓莉萍;掺杂CeO_2基固体氧化物燃料电池关键材料的制备和性能研究[D];合肥工业大学;2003年
6 卜路霞;铝空气电池中空气电极性能的研究[D];河北工业大学;2004年
7 卢立宁;固体氧化物燃料电池联合发电系统性能计算与优化研究[D];大连理工大学;2004年
8 岳瑞娟;燃料电池用全氟磺酸质子交换膜的性能研究[D];北京化工大学;2005年
9 王淑华;双喷嘴矩形导流管喷动床流体力学特性及脱硫性能的研究[D];河北工业大学;2006年
10 李家腾;我国天然气产业发展及定价研究[D];北京化工大学;2006年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢建川;;天然气转化制氢工艺进展及其催化剂发展趋势[J];川化;2006年02期
2 张兆斌,余长春,沈师孔;甲烷部分氧化制合成气的La_2O_3助Ni/MgAl_2O_4催化剂[J];催化学报;2000年01期
3 许峥,李玉敏,张继炎,张鎏,何菲;甲烷二氧化碳重整制合成气的镍基催化剂性能 Ⅱ.碱性助剂的作用[J];催化学报;1997年05期
4 雷敏志;陈森凤;;钯膜与钯膜反应器应用研究进展[J];材料导报;2004年05期
5 杨修春;韦亚南;;甲烷重整制氢用催化剂的研究进展[J];材料导报;2007年05期
6 谈萍;葛渊;汤慧萍;朱纪磊;康新婷;汪强兵;;国外氢分离及净化用钯膜的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2007年S3期
7 闻雪友,陆犇;部分回热回注蒸汽燃气轮机循环的研究[J];工程热物理学报;1999年03期
8 程玉春,郝树仁,尹长学,李春禄,戴擎镰;轻油蒸汽预转化制取富甲烷气[J];工业催化;1998年01期
9 王卫,申欣,孙道兴,程玉春;国内外甲烷催化部分氧化技术进展[J];工业催化;2005年11期
10 程红伟;鲁雄刚;丁伟中;周国治;;焦油裂解制氢催化剂研究进展[J];工业催化;2007年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 卢红;膜反应器中甲烷蒸汽重整制氢的研究与模拟[D];四川大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谢文莲;轻油蒸汽预转化催化剂及其工业应用研究[D];湖南大学;2004年
2 李岩;化学回热循环燃气轮机性能分析[D];哈尔滨工程大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张婷;化学回热器的设计技术研究与性能分析[D];哈尔滨工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王艳华,王欧,林彬;前景广阔的新型化学电源──燃料电池[J];辽宁化工;1998年01期
2 姚思童,司秀丽,杨军,刘虹;燃料电池的工作原理及其发展现状[J];沈阳工业大学学报;1998年01期
3 钟俊辉;稀土贮氢材料的发展动向[J];稀土;1994年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 许满兴;合成氨装置改制氢装置技术探讨[J];大氮肥;2004年04期
2 张武高;陆伟东;闫应;;二甲醚水蒸气重整制氢试验[J];农业机械学报;2010年02期
3 徐玉陵;合成氨装置改制氢后对流段盘管超温问题的解决[J];大氮肥;2001年05期
4 尹长学,程玉春,迟元龙,王全方;胜利炼油厂制氢装置原料“油改气”试验[J];齐鲁石油化工;2002年02期
5 刘军,齐国良,杨国东,黄芝,赵斌;天然气蒸汽转化制氢改造成焦化干气制氢前期论证[J];大氮肥;2005年02期
6 周文昌;吴晓滨;;乙醇汽的催化制氢[J];内蒙古石油化工;2006年11期
7 陶鹏万;古共伟;;煤矿区煤层气制氢技术的探讨[J];中国煤层气;2006年04期
8 孙立贤;张箭;刘颖雅;褚海亮;邹勇进;范美强;徐芬;张耀;;氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究[J];合成化学;2007年S1期
9 闫秋会;赵亮;吕友军;;操作参数对纤维素超临界水气化制氢产气性能的影响[J];应用基础与工程科学学报;2009年02期
10 张磊;张蕾;舒新前;楼科奇;张立欣;张越;孙秀君;;煤泥水恒温热解制氢的试验研究[J];煤炭科学技术;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 黄曙良;郭烈锦;延卫;;CdS光催化分解水产氢动力学研究[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
2 王卫平;吕功煊;;助剂对Ni-Fe催化剂乙醇部分氧化反应的影响[A];21世纪太阳能新技术——2003年中国太阳能学会学术年会论文集[C];2003年
3 上官文峰;;新型光催化剂的构筑及光解水性能的研究[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
4 柳泉润;李永丹;;氢气还原对Co/Cu/Al_2O_3甲烷裂解催化剂的影响[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
5 李越湘;李树本;俞飞;;甲醛为电子给体光催化制氢[A];中国太阳能学会2001年学术会议论文摘要集[C];2001年
6 陈龙;李顺清;杨柯利;邹国军;张三兵;王晓来;;高容碳量Ni-Cu-Al_2O_3催化剂催化甲烷裂解制氢研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
7 吕功煊;;半导体催化剂修饰改性光催化制氢的研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
8 高宁博;李爱民;;生物质水蒸气气化及蓄热陶瓷重整制氢研究[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
9 陆虎瑜;;太阳能光伏制氢储能——燃料电池发电系统[A];中国第六届光伏会议论文集[C];2000年
10 周雪锋;杨祝红;何明;陆小华;;改性二氧化钛可见光分解水制氢研究进展[A];2004年全国太阳能光化学与光催化学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 舒林;以煤制氢的前景与困难[N];中国煤炭报;2001年
2 李文娟;中韩核能制氢联合研究中心成立[N];新清华;2004年
3 晓磊;更经济的核能制氢新方法[N];中国石油报;2005年
4 王亚丽;小水电制氢闯出一条低成本新路[N];中国化工报;2008年
5 王俊鸣;美开发出核能制氢新方法[N];科技日报;2004年
6 徐岩;超临界水反应器实现连续制氢[N];中国化工报;2009年
7 ;新型催化剂:制氢成本低[N];新华每日电讯;2003年
8 本报记者 张长山;以煤制氢 净化未来[N];中国矿业报;2001年
9 记者 郁红;空气产品公司在四川建制氢厂[N];中国化工报;2010年
10 记者 杨沛洁;神马氯碱:确保下月投产 三源制氢:任务还很艰巨[N];平顶山日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 银华强;高温堆甲烷蒸汽重整制氢系统的研究[D];清华大学;2006年
2 卢红;膜反应器中甲烷蒸汽重整制氢的研究与模拟[D];四川大学;2002年
3 张建;氨分解制氢与钯膜分离氢的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
4 王晓光;镍基催化剂上氨分解反应与钯膜分离集成制氢的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
5 凌忠钱;多孔介质内超绝热燃烧及硫化氢高温裂解制氢的试验研究和数值模拟[D];浙江大学;2008年
6 李慧青;电晕放电甲醇分解制氢及其模拟研究[D];天津大学;2005年
7 王兆祥;生物油重整制氢/富氢合成气以及费托液体燃料的合成[D];中国科学技术大学;2007年
8 吴省;TiO_2纳米管的制备及其光、电催化特性研究[D];上海交通大学;2007年
9 漆波;甲烷蒸汽重整反应本征动力学及微通道反应器性能研究[D];重庆大学;2009年
10 李苑;介孔CeO_2的制备及其负载Au-Pd催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究[D];南昌大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁胜;二氧化硅负载缺位硅钨杂多酸盐的制备与光解水制氢的研究[D];中南大学;2004年
2 吴丹;半导体光催化剂的制备及分解硫化氢的研究[D];黑龙江大学;2007年
3 陈清波;Au-M/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的研究[D];南昌大学;2007年
4 王建鑫;Au-Pd双金属催化剂载体及其甲醇制氢性能的研究[D];南昌大学;2008年
5 王添辉;稀土掺杂TiO_2光催化剂的制备及其性能研究[D];南昌大学;2005年
6 郭琦;生物质超临界水气化制氢过程的能分析与(火用)分析[D];西安建筑科技大学;2006年
7 吕文贻;生物质及煤超临界水气化制氢的化学平衡分析[D];西安建筑科技大学;2006年
8 周文昌;Ni-M/Al_2O_3-SiO_2乙醇水蒸气催化重整制氢[D];天津大学;2007年
9 曹莹;沸石负载纳米硫化镉光催化分解硫化氢制氢研究[D];黑龙江大学;2009年
10 谢波;电晕放电二甲醚分解制氢[D];天津大学;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026