新型欧姆加热式反应器强化甲烷蒸汽重整的过程分析和优化.pdfVIP

第49卷第1期低碳化学与化工Vol.49No.1

2024年1月Low-CarbonChemistryandChemicalEngineeringJan.2024

·绿色低碳化工技术·DOI:10.12434/j.issn.2097-2547

新型欧姆加热式反应器强化甲烷蒸汽重整的过程分析和优化

高贤清，宋楠，叶光华，周兴贵

（华东理工大学化工学院化学工程联合国家重点实验室，上海200237）

摘要：传统甲烷蒸汽重整（SMR）反应器（cSMR反应器）中容易出现较大的径向温度梯度，增加了催化剂积炭失活的风险。提

出了一种新型的含内外管欧姆加热蒸汽重整固定床反应器（eSMR反应器），以欧姆加热替代了传统工业反应器的燃烧供热方式。

通过二维拟均相固定床反应器模拟，比较了eSMR与cSMR反应器的性能差异，分析了eSMR反应器结构及操作条件对其性能的

影响。结果表明，相比于cSMR，eSMR反应器出口的平均甲烷转化率和平均温度分别高出26.6%和121K，且径向温度分布更加

均匀；eSMR反应器的内外管直径之比为0.589时，其径向温度梯度最小；增加入口温度、加热电压和水碳比均会提高eSMR反应器

出口的平均甲烷转化率和平均温度，增加入口压力的影响相反。本研究可为欧姆加热蒸汽重整反应器的开发提供一定的借鉴。

关键词：欧姆加热；甲烷蒸汽重整；固定床反应器；数学模型；优化设计

中图分类号：TQ052.5文献标志码：A文章编号：2097-2547（2024）01-076-09

ProcessanalysisandoptimizationofinnovativeOhmic-heatingreactorforenhanced

steammethanereforming

GAOXianqing,SONGNan,YEGuanghua,ZHOUXinggui

(StateKeyLaboratoryofChemicalEngineering,SchoolofChemicalEngineering,EastChinaUniversityofScienceandTechnology,

Shanghai200237,China)

Abstract:Conventionalsteammethanereforming(SMR)reactor(cSMRreactor)oftenexhibitsignificantradialtemperaturegradients,

increasingtheriskofcatalystdeactivationduetocarbondeposits.Anoveldesign,theOhmic-heatingfixed-bedreactorwithinnerand

outertubesforsteamreformingr(eSMRreactor),hasbeenproposedtoreplacetheconventionalcombustion-basedheatingmethod

employedinindustrialreactor.Usingatwo-dimensionalquasi-homogeneousfixed-bedreactorsimulation,theperformancedifferences