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重整器的工作原理

2007-11-20 13:31阅读:
1. 甲醇在蒸汽重整器中的化学反应
  甲醇在蒸汽重整法中的分解和转化反应分两步完成:
1) 分解反应
  分解反应是一个吸热反应过程,分解反应需要在621℃的高温下进行,高温可以使得催化剂加速分解反应,分解反应如下:
CH3OH→2H2+CO
2) 转化反应
  转化反应是一个轻微的放热反应过程,要求在200℃左右的高温下进行,若H2O对CO的比例愈高则反应进行得愈完全,转化反应如下:
CO+H2O→H2+CO2
3) 甲醇在蒸汽重整器中总的重整化学反应。
  甲醇在蒸汽重整器中得总的化学反应如下:
CH3OH+H2O→3H2+CO2
  没有发生氧化反应的燃料电池组中的H2和CO输送到燃烧器中,作为燃料进行燃烧来加热蒸发器,同时还利用燃料电池组中的废热,保持蒸汽重整器的高温。
2. 甲醇在部分氧化重整法中的化学反应
  甲醇在部分氧化重整法中的转化反应时,反应在温度为982℃的高温下进行。甲醇在高温作用下分解,其中碳原子(C)与空气中的氧(O2)作用后形成CO2,氢气则从甲醇中单独分离出来。甲醇在部分氧化重整法中的化学反应如下:
CH1.86+0.5(O2+79/21N2)→0.93H2+CO+79/21N2
  其中CO输送到燃烧器中作为燃料用来对空气进行加热。
3. 甲醇在废气重整法中的化学反应
  甲醇在废气重整法中的分解和转化反应分三步完成:
  甲醇在废气重整法中转化反应,燃烧反应过程中的反应温度为982℃的高温,在第二阶段反应过程中的反应温度为250℃左右,所产生的废气燃烧后,保持废气重整器的高温。
1) 燃烧反应过程:
CH3+1.5(O2+3.76N2)→CO+2H2O+5.64N2
2) 重整反应过程:
CH3OH+0.5(CO +2H2O+64N2)→1.5(CO2+2H2+1.88N2)
3) 废气燃烧过程:
1.5(CO2+2H2+1.88N2)+1.5(O2+3.76N2)→1.5(CO2+2H2O5.64N2)
  当前主要采用了蒸汽重整法对甲醇进行重整,在应用蒸汽
重整法对甲醇进行重整时,将甲醇和纯水的混合物一起进入蒸发器中,蒸发成甲醇和纯水的混合汽,然后进入气体重整器(改质器)中,在重整器中使甲醇和纯水的混合汽可以在相对较低的温度下,转化反应成为H2、CO2和少量的CO。甲醇中的碳原子形成二氧化碳(CO2)和少量的一氧化碳(CO),它们不参加燃料电池的反应,仅参加重整中的热反应并供应热能。在反应过程中如果反应不完全,会余留很少的一氧化碳(CO),氢气作为燃料时,燃料电池的效率约为40%~42%。

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