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甲烷干重整制H2/CO合成气热力学分析

邱李培 王莎 闫金彪 胡斌 沈骏

邱李培, 王莎, 闫金彪, 胡斌, 沈骏. 甲烷干重整制H2/CO合成气热力学分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(1): 73-78. doi: 10.12299/jsues.24-0038
引用本文: 邱李培, 王莎, 闫金彪, 胡斌, 沈骏. 甲烷干重整制H2/CO合成气热力学分析[J]. 上海工程技术大学学报, 2025, 39(1): 73-78. doi: 10.12299/jsues.24-0038
QIU Lipei, WANG Sha, YAN Jinbiao, HU Bin, SHEN Jun. Thermodynamic analysis of methane dry reforming for H2/CO syngas production[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(1): 73-78. doi: 10.12299/jsues.24-0038
Citation: QIU Lipei, WANG Sha, YAN Jinbiao, HU Bin, SHEN Jun. Thermodynamic analysis of methane dry reforming for H2/CO syngas production[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2025, 39(1): 73-78. doi: 10.12299/jsues.24-0038

甲烷干重整制H2/CO合成气热力学分析

doi: 10.12299/jsues.24-0038
基金项目: 国家自然科学基金(51704194);上海市扬帆科技人才计划(19YF1418000);上海工程技术大学青年科研团队培育计划(QNTD202101);2023年上海工程技术大学机械与汽车工程学院青年博士培育专项
详细信息
    作者简介:

    邱李培(2001 − ),女,硕士生,研究方向为含碳能源高效高值转化及低碳化利用。E-mail:18516633193@163.com

    通讯作者:

    王 莎(1984 − ),女,副教授,博士,研究方向为洁净能源联合循环发电热力系统优化、含碳能源高效高值转化及低碳化利用。E-mail:wangsha@sues.edu.cn

  • 中图分类号: O642.4

Thermodynamic analysis of methane dry reforming for H2/CO syngas production

  • 摘要: 基于吉布斯自由能最小化原理,采用HSC Chemistry软件对甲烷干重整反应过程进行热力学分析,系统探讨反应温度、压力、进料比(物质的量比n(CH4)/n(CO2))、O2进量和H2O进量等关键参数对CO和H2平衡浓度、n(H2)/n(CO)及积碳量的影响。研究表明,当温度处于1137 K,压力为101.325 kPa,n(CH4)/n(CO2)为1.20,n(O2)/n(CH4)为0.15和n(H2O)/n(CH4)为0.07时,n(H2)/n(CO)保持在0.90左右,接近理论值1。甲烷干重整可以同时实现温室气体的减排及高值化利用,制备的合成气是燃料和重要的化工原料气,是实现“双碳”目标的前景技术之一。
  • 图  1  反应的热力学参数

    Figure  1.  Thermodynamic parameters of reaction

    图  2  反应温度对CO和H2平衡浓度的影响

    Figure  2.  Effect of reaction temperature on equilibrium concentrations of CO and H2

    图  3  压力对CO和H2平衡浓度的影响

    Figure  3.  Effect of pressure on equilibrium concentrations of CO and H2

    图  4  n(CH4)/n(CO2)对CO和H2平衡浓度的影响

    Figure  4.  Effect of mole ratio of n(CH4)/n(CO2) on equilibrium concentrations of CO and H2

    图  5  n(O2)/n(CH4)对CO和H2平衡浓度的影响

    Figure  5.  Effect of mole ratio of O2/CH4 on equilibrium concentrations of CO and H2

    图  6  n(H2O)/n(CH4)对CO和H2平衡浓度的影响

    Figure  6.  Effect of mole ratio of H2O/CH4 on equilibrium concentrations of CO and H2

    图  7  n(H2O)/n(CH4)对积碳量的影响

    Figure  7.  Effect of mole ratio of H2O/CH4 on carbon deposition

    表  1  CH4和CO2转化过程中的相关反应

    Table  1.   Related reactions during CH4 and CO2 conversion process

    序号12345678
    反应物CH4 + CO2CO2 + H2CO2 + H2CH4 + CO2COCH4CO + H2CH4 + O2
    生成物CO + H2CO + H2OCH4 + H2OCO + H2OC + CO2C + 2H2C + H2OCO2 + H2O
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  • 收稿日期:  2024-02-22
  • 刊出日期:  2025-05-19

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