等离子体作用下CH4-CO2重整制取合成气工艺过程数值模拟

随着温室气体CH4与CO2排放量的逐年增加,全球气温上升、全球变暖加剧.CH4-CO2重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量,且重整产物为合成气(CO和H2),能提高碳资源的利用率.通过CRM装置完成了反应过程及产物分析,结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO2):n(CH4))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律.结果表明,随着进料速率提高,物流在反应器内涡流作用加剧,导致反应器底部温度变高,CH4所参与副反应的平衡向正方向移动,参与主反应的CH4减少,对CO、H2的选择性降低.相同进料速率下,进料比越大,目标产物产量越高,过量的CO2发生副反应,导致CO的增量大于H2的增量.大功率等离子体提供的高温环境会促进CH4和CO2形成高能量自由基,瞬间发生自由基反应,加快反应进程.本研究可为等离子体活化CRM反应工艺技术的优化提供理论基础和应用指导.