自热重整

摘要： 针对车载甲醇重整制氢燃料电池汽车在实际运行过程中氢气需求问题,设计了面向控制的供氢策略.首先基于Matlab/Simulink平台,搭建了甲醇重整制氢燃料电池系统和整车仿真模型.结合实际工况中整车对燃料电池提出的动态功率需求,以甲醇消耗最低为目标,提出一种基于时间序列指数预测算法提前预知燃料电池耗氢速率进而实时调整重整系统的甲醇供应量的策略.C-WTVC工况仿真结果表明,该策略可使综合等效醇耗降低1.47％.此外,考虑到工况频繁变化会降低甲醇重整效率,进一步设计了一种基于规则的供氢管理策略,维持甲醇重整器运行在高效率区,C-WTVC工况下综合等效醇耗降低3.82％.

摘要： 甲烷二氧化碳重整以天然气和二氧化碳为原料,可有效实现二氧化碳的减排,具有良好的经济和社会意义.分别对甲烷二氧化碳重整、甲烷二氧化碳自热重整及三重整工艺进行了模拟计算与工艺研究.结果表明:(1)温度升高、n(CO2)(CH4)配比增加,甲烷转化率提高;(2)同样温度下,n(CO2)(CH4)配比增加,产品气中n(H2)(CO)配比下降;(3)对自热重整和三重整工艺来说,进料配比对原料转化率、n(H2)(CO)、反应体系积炭量以及热耦合有较大的影响;(4)在适当的进料配比下,反应体系可实现积炭量为零且系统自热,其中甲烷二氧化碳自热重整工艺较优的进料配比为n(CH4)(CO2)(O2)=1:0.9:0.6,甲烷三重整工艺较优的进料配比为n(CH4)(CO2)(H2O)(O2)=1:0.4:0.9:0.6;(5)三种工艺的能耗大小依次为甲烷二氧化碳自热重整<甲烷三重整<甲烷二氧化碳重整,基于单位体积合成气的能耗比值为0.93:0.97:1.

摘要： 基于国家优化能源结构、高质量发展清洁能源的发展要求,对氢能源的制取方法进行了介绍,探讨了天然气制氢技术研究的进展情况,并重点对蒸汽重整、部分氧化、CO2重整、催化裂解等技术的反应机理、技术优势和弊端进行了分析,指出了天然气制氢技术亟待解决的问题和发展趋势.分析结果表明,部分氧化制氢技术、自热重整制氢技术的反应机理仍不能完全明确,需深入进行实验室热力学和动力学研究以明确反应机理;镍基催化剂的抗积碳能力、反应活性和稳定性也是实验室的研究重点,需在工业化运行中积累经验不断优化.

摘要： 近日,空气产品公司和托普索公司签署了合作开发大型制备氨、甲醇和二甲醚项目的联盟协议。通过该联盟协议,空气产品公司可获得托普索公司的技术许可,包括生产氨、甲醇和/或二甲醚工厂的工程设计、设备、高性能的催化剂和技术服务,这些工厂由空气产品公司自行建设、拥有和操作,并在原空气产品公司各种原料的气化和合成气工艺中允许掺杂应用托普索公司技术。通过新的联盟协议,空气产品公司还获得托普索公司的自热重整技术(ATR)。

摘要： 丹麦Haldor Topsoe公司开发的ReShift TM高温二氧化碳重整技术能够将二氧化碳转化为特定的合成气。ReShift TM技术设置了双反应器系统,首台反应器采用传统的甲烷蒸汽重整装置(SMR)或自热重整装置(ATR),第二台反应器采用绝热的后转化装置(APOC),来自SMR和ATR的热合成气中的二氧化碳进入APOC装置,然后在较低的蒸汽碳比下转化为特定的高一氧化碳含量的合成气。

摘要： 基于吉布斯自由能最小法,分析甲烷二氧化碳自热重整(CO2/CH4/O2重整)工艺过程,可知:温度增加,合成气中甲烷含量减少、二氧化碳转化率增加;压力增加,合成气中甲烷含量增加、二氧化碳转化率降低;碳碳比n(CO2)(CH4)增加,合成气中甲烷含量减少、二氧化碳转化率降低;温度、压力对氢碳比n(H2)(CO)有影响,但n(CO2)(CH4)对n(H2)(CO)影响更为显著;少量或适量水蒸气可以保护甲烷二氧化碳自热重整转化炉内关键设备、调节产物n(H2)(CO)等.根据工业生产要求和特点,定义出口合成气中甲烷的物质的量分数1％为临界条件,获得临界条件时n(CO2)(CH4)、重整平衡温度与压力、二氧化碳转化率以及n(H2)(CO)等特性参数的关系图,指导工业生产的工艺过程和催化剂研究.

摘要： 为深入分析生物甘油水蒸气自热重整制氢强化过程以实现高效制氢,采用吉布斯自由能最小原理,研究氢气分离与二氧化碳吸附两种强化手段对甘油自热重整过程的影响,分析氢气产量、积碳量与反应热随温度、氢气分离系数等参数的变化规律.结果表明:氢气的分离会大大提高氢气的产量,抑制甲烷的生成,但会导致积碳量增加.氢分离会增加对反应热的需求,为达到自热,需要更高的氧气-甘油投料比.氧化钙作为二氧化碳吸附剂,在750 K以下由于生成氢氧化钙而降低氢气的产量;当温度高于800 K时,碳酸钙分解会降低吸附剂对二氧化碳的吸附能力,故氧化钙的吸附温度应控制在750～800 K.二氧化碳吸附所放出的热量可以使甘油重整实现自热.%To understand the enhancing process of autothermal glycerol steam reforming for high efficient hydrogen production, the effects of two enhancing approaches including hydrogen separation and carbon dioxide absorption are evaluated based on Gibbs free energy minimization method. The variation of hydrogen yield, deposited carbon and reaction heat varied with temperature and hydrogen separation fraction are analyzed. The results reveal that the hydrogen separation can promote the hydrogen yield and restrict the methane production, while this process leads to the increase of carbon formation. The hydrogen removal increases the reaction heat, and a higher oxide to glycerol feed ratio is required to achieve the autothermal condition. Calcium oxide absorbs carbon dioxide to generate calcium hydroxide below 750 K, which leads to reduction of hydrogen yield. When the temperature reaches above 800 K, the capacity of sorbents becomes weak owing to the decomposition of calcium carbonate. Hence, the temperature from 750 K to 800 K is suitable for absorption reaction. The autothermal process can be attained with the heat from absorption reaction.

摘要： 甲烷二氧化碳自热重整制合成气装置在山西潞安集团煤制油基地实现稳定运行，目前该装置已稳定运行1000h以上。

摘要： 采用两种不同方法制备了氧化铈载体,并进一步制备Ni基催化剂用于甲烷自热重整制合成气反应.TEM和N2吸附的表征结果表明,超声辅助法制备的氧化铈比常规沉淀法制备的氧化铈粒径更均匀、比表面积更大、孔体积更大.H2-TPD和XRD结果表明,Ni物种在超声辅助法制备的氧化铈表面更易于分散,Ni金属颗粒直径更小,活性中心数量更多.反应评价结果证实,金属Ni分散度较高的Ni/CeO2催化剂在甲烷自热重整反应中表现出更好的催化活性和更高的CO选择性,产物中H2/CO比例更低.另外,以超声辅助法制备的氧化铈为载体制备Ni基催化剂还能有效抑制反应中积碳物种的沉积.

摘要： 以γ-Al2O3为载体制备Ni基催化剂,并应用于甲烷自热重整制合成气反应,采用XRD和N2吸附等表征手段研究该催化剂的基本结构.反应工艺条件研究结果表明,升高反应温度利于甲烷转化,产物中CO比例增加,反应体系能量损失加重;增加体系中水的添加量可以促进甲烷转化,利于H2生成,反应需热增加;增加体系中氧气的添加量可以促进甲烷转化,抑制水转化,不利于生成CO,同时减少反应需热.

摘要： 煤层气自热重整制氢可实现煤层气的洁净利用。为优化煤层气自热重整制氢过程的温度场分布并减小“热点”的影响，本文建立了U型微通道反应器的优化模型，采用详细的化学反应动力学机理进行数值分析，考察了进口温度、空速等操作参数的影响。结果表明，在相同的操作条件下，通过U型通道催化剂涂层的优化布置，可在提高甲烷转化率和产氢率的同时，有效降低U型反应器中的热点温度，实现煤层气自热重整制氢反应器中热量的良好管理。

摘要： 自热重整(ATR)过程,是便携式燃料电池供氢系统的理想选择。本文针对微反应器中甲烷自热重整过程,建立了简化的一维数学模型,模型求解采用有限差分法。进一步根据李雅普诺夫第一方法,分析了不同参数条件下该过程的稳定性。结果表明,在不同参数条件下,甲烷自热重整过程的稳态解均为稳定的稳态解。

摘要： 本文用计算流体力学软件CFD和化学反应动力学软件CHEMKIN中甲烷自热重整的详细多步化学反应机理文件相耦合的方法，研究了微反应器催化壁面温度以及反应混合气体入口温度变化对镍基催化剂上CH4/O2/H2O 自热重整反应暂态特性的影响。结果表明，微通道内的甲烷自热重整反应暂态特性与温度关系密切。温度越高，反应趋于平衡所需的时间越短；当反应器壁面温度较高时，提高反应混合气入口温度对反应影响不大；在相同的温升下，提高反应器壁面温度比提高反应混合气体初始温度对反应过程中氢气的产生和甲烷的转化更有利。

摘要： 针对微动力装置中重整腔内强吸热重整反应和催化剂积碳等问题,耦合甲烷部分氧化反应,实现系统自供热并抑制积碳。为了优化微细腔内甲烷湿空气自热重整反应条件,本文采用数值方法研究预热温度为800K,不同水碳比下,氧碳比对绝热的微细腔内甲烷湿空气自热重整反应的影响。结果表明：原料气中水碳比为1～2.5,微细腔内甲烷湿空气自热重整的最佳氧碳比为0.2～0.225；可以获得最大出口氢气质量分数4.52%～4.81%和较低的积碳浓度6.6124×10-7～3.833×10-7 kmol/m2。

摘要： 针对甲烷在微型燃烧器内的燃烧效率低、燃烧不稳定等问题,采用详细反应机理对微型直管反应器内CH4/O2/H2O混合物在镍基催化剂表面上的催化重整反应进行了数值研究,研究了催化壁面温度和反应混合物入口温度对微通道内甲烷、氧气、水蒸汽自热重整的转化效率的暂态特性的影响.结果表明,催化壁面温度和反应混合物入口温度对重整反应中的甲烷转化率有重要影响,提高壁面温度和气流入口温度都会改善甲烷转化效率,但在不同条件下提高不同的温度对甲烷转化效率产生的影响不同.

摘要： 以天然气为原料，集制氢、燃料电池发电、余热利用的千瓦级热电联产系统能够实现能量的梯级利用，满足居民及小型商业用户的能源需求。设计了以自热重整为制氢技术的KW级热电联产的工艺流程，建立了1kW的热电联产系统的模型，采用化工模拟软件AspenPlus对流程进行了模拟分析。分析了一个典型案例的输入、输出及流程中的关键节点的工艺数据。分析了水碳比、氧碳比、进料温度对系统性能，包括发电效率、燃料处理系统效率、氢气产量、合成气中CO含量和热水产量的影响。分析结果表明，当自热反应器的进料温度为450～500°C，水炭比为1.75，氧炭比为0.5时，系统的发电效率为28.2%，燃料处理效率73.3%，运行性能较优。

摘要： 以天然气为原科，集制氢、燃料电池发电、余热利用的千瓦级热电联产系统能够实现能量的梯级利用，满足居民及小型商业用户的能源需求。设计了以自热重整为制氢技术的KW级热电联产的工艺流程，建立了1kW的热电联产系统的模型，采用化工模拟软件Aspen Plus对流程进行了模拟分析。分析了一个典型案例的输入、输出及流程中的关键节点的工艺数据。分析了水碳比、氧碳比、进料温度对系统性能，包括发电效率、燃料处理系统效率、氢气产量、合成气中CO含量和热水产量的影响。分析结果表明，当自热反应器的进料温度为450～500°C，水炭比为1.75，氧炭比为0.5时，系统的发电效率为28.2%，燃料处理效率73.3%，运行性能较优。

摘要： 针对微细腔内甲烷重整积碳引起的催化剂失活、孔道堵塞、阻力增大等问题,提出甲烷湿空气自热催化重整技术并通过热力学方法分析温度低于973K时,定原料气组分条件下反应压力对微细腔中积碳产生的影响及积碳行为.结果显示:在微细腔内,积碳量随温度增加先增大后减小,随着压力的增加一直减小;氢气和甲烷转化量则随温度升高一直增加,随压力增加一直减小;适当的增压利于减碳也利于保证一定的氢气产量,反应压力选在1~1.5atm之间比较合理.

摘要： 本发明涉及一种氧化自热型重整装置(1)，其特征在于其包括：重整层(2)，在至少一部分中填充着重整催化剂，用以使烃或者脂肪族醇和水蒸气的混合物接触此重整催化剂，并通过重整反应而制造以氢为主要成分的重整气；以及氧化发热层(3)，在至少一部分中填充着氧化催化剂，用以使所述重整气的一部分氧化而产生热，所述重整层(2)配置在所述氧化发热层(3)的上游侧，所述重整层(2)以及所述氧化发热层(3)呈圆筒状，且具有从半径方向内侧起依次配置着内侧重整层(2A)、氧化发热层(3)、及外侧重整层(2B)的三重圆管构造，所述内侧重整层(2A)以及外侧重整层(2B)中填充的重整催化剂的至少一部分含有钌金属。

摘要： 本发明属于生物质能技术领域，更具体地，涉及一种自热式生物质气催化重整反应器、重整系统及方法。通过供热气分配单元及自热式催化重整反应器的配合，实现系统能量自供给，无需额外供热装置；通过空气预热器及水蒸气预热器，最大限度的实现系统余热回收，提高能量利用效率；此外，本发明还通过对自热式催化重整反应器结构的创新设计，既增强了传热能力，还提高了重整效率。本发明生物质气在重整过程中无需提供额外热量以维持最佳反应温度，尤其适用于生物质气化制备合成气中的水蒸气催化重整之类的应用场合，并很好地解决了现有技术催化重整反应器存在的不能自供热、传热效率低、温度分布不均以及余热难以利用等的技术问题。

摘要： 本发明涉及一种氧化自热型重整装置(1)，其特征在于其包括：重整层(2)，在至少一部分中填充着重整催化剂，用以使烃或者脂肪族醇和水蒸气的混合物接触此重整催化剂，并通过重整反应而制造以氢为主要成分的重整气；以及氧化发热层(3)，在至少一部分中填充着氧化催化剂，用以使所述重整气的一部分氧化而产生热，所述重整层(2)配置在所述氧化发热层(3)的上游侧，所述重整层(2)以及所述氧化发热层(3)呈圆筒状，且具有从半径方向内侧起依次配置着内侧重整层(2A)、氧化发热层(3)、及外侧重整层(2B)的三重圆管构造，所述内侧重整层(2A)以及外侧重整层(2B)中填充的重整催化剂的至少一部分含有钌金属。

摘要： 本发明属于生物质能技术领域，更具体地，涉及一种自热式生物质气催化重整反应器、重整系统及方法。通过供热气分配单元及自热式催化重整反应器的配合，实现系统能量自供给，无需额外供热装置；通过空气预热器及水蒸汽预热器，最大限度的实现系统余热回收，提高能量利用效率；此外，本发明还通过对自热式催化重整反应器结构的创新设计，既增强了传热能力，还提高了重整效率。本发明生物质气在重整过程中无需提供额外热量以维持最佳反应温度，尤其适用于生物质气化制备合成气中的水蒸气催化重整之类的应用场合，并很好地解决了现有技术催化重整反应器存在的不能自供热、传热效率低、温度分布不均以及余热难以利用等的技术问题。

摘要： 本发明公开了一种串联式补热与回热相结合的光热耦合甲烷/二氧化碳干重整系统及基于其的方法，属于二氧化碳/甲烷干重整制取合成气领域，所述系统主要包含光热干重整单元、产物分离单元、烟气净化单元、换热器和气体混合装置；利用烟气净化单元净化电厂尾气，将尾气内的二氧化碳、甲烷回收，净化气体进入换热器预热后在气体混合装置内充分混合，然后利用光热干重整单元制取合成气，可减少二氧化碳的排放，产物分离单元分离出未反应的二氧化碳、甲烷，将其输入光热耦合器继续反应，提高能源利用率。同时光热耦合反应器能够降低反应温度，反应完后工艺气回热利用对原料预热。可有效实现碳减排及节约能耗双重效果。

摘要： 本发明公开了一种自热重整与水蒸汽重整结合的重整器。本发明的技术方案是：包括燃烧器模块与水蒸汽重整器模块；所述燃烧器模块包括燃烧器用水气化室、燃烧器用燃料气化室、自热重整反应室以及燃烧室；所述水蒸汽重整器模块包括水蒸汽重整用水气化室、水蒸汽重整用燃料气化室以及水蒸汽重整反应室，所述高温尾气经过水蒸汽重整器模块换热后形成低温燃烧尾气。本发明提供的方案通过自热重整法获得氢气用于催化剂燃烧，为水蒸汽重整反应提供热量，实现重整器可以使用同一种燃料完成快速启动，且重整气中氢气浓度维持较高水平，无含氮化合物杂质。

摘要： 本发明公开一种用于甲烷自热重整的高效重整器，包括外筒体和内筒体；外筒体和内筒体为同心设置的圆柱筒；外筒体和内筒体之间的环形空间包括位于上部用于燃烧供热的燃烧腔和位于下部的燃烧缓冲腔；内筒体内部的圆柱形空间包括位于上部的重整缓冲腔和位于重整缓冲腔下部用于重整制氢的重整腔。该反应器外燃烧腔截面小，重整腔截面大，既减小了燃烧腔向重整腔传热热阻，又增加了重整气在重整腔停留时间，充分吸收燃烧强热量，而且相对于一般内燃烧外重整形式来说，还增加了燃烧腔和重整腔换热面积，使得换热效率更高。

摘要： 一种操作自热重整器(ATR)(2)以产生高温重整产品(10)的方法，包括用来自重整产品(10)的热量对输入到ATR(2)中的蒸汽(8)和空气(6)进行预热。蒸汽(8)由重整产品(10)加热，然后空气(6)由蒸汽(8)加热。重整产品(10)和空气(6)之间不存在直接的热交换。在进行热传递的热交换器((12)，(14)和(16))中，蒸汽保持在比重整产品(10)和空气(6)更高的压力下。

摘要： 本发明涉及在用于生成合成气体的系统中将热氧燃烧器与自热重整器集成。

摘要： 本实用新型公开了一种自热重整与水蒸气重整结合的重整器。本实用新型的技术方案是：包括燃烧器模块与水蒸气重整器模块；所述燃烧器模块包括燃烧器用水气化室、燃烧器用燃料气化室、自热重整反应室以及燃烧室；所述水蒸气重整器模块包括水蒸气重整用水气化室、水蒸气重整用燃料气化室以及水蒸气重整反应室，所述高温尾气经过水蒸气重整器模块换热后形成低温燃烧尾气。本实用新型提供的方案通过自热重整法获得氢气用于催化剂燃烧，为水蒸气重整反应提供热量，实现重整器可以使用同一种燃料完成快速启动，且重整气中氢气浓度维持较高水平，无含氮化合物杂质。