热化学硫碘制氢系统中硫酸分解反应器的换热性能
李明阳1
别亦然2
何勇2
王博3
王晓丁3
王智化2
1.浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室,浙江杭州 310027;东方电气股份有限公司,四川成都 6117312.浙江大学能源高效清洁利用全国重点实验室,浙江杭州 3100273.东方电气股份有限公司,四川成都 611731
摘要：硫酸分解反应器作为热化学硫碘制氢系统中的重要设备,其换热需要匹配系统的产氢量换热需求.为研究硫酸分解反应器不同结构对换热的影响,使反应器的换热满足系统需求,同时满足制造工艺的限制.通过试验对硫酸分解反应进行反应动力学参数标定并建立反应动力学模型,用gPROMS软件对反应器进行仿真,得到反应器内的压力、温度、流量和各组分浓度等参数.结果表明:反应器总长度不变,调整预热段和反应段长度比或提高填充颗粒热导率无法提升总转化率.反应器增加预热段长度可显著增加总转化率,关键原因是预热段长度决定了反应器内温度能否达到SO3分解反应所需最佳温度850 ℃.减小反应器直径并不能增加总转化率,虽然反应器的直径减小有利于传热,但由于整体入口流量不变,流体流速显著提高,减少了反应物的停留时间,同时还会显著增加反应器流阻.采用套筒环腔内、外加热结构作为反应器预热段可有效提高总转化率.采用内外同时加热时,增加了换热面积,有利于缩短预热段长度,预热段长度仅需900 mm左右反应器出口温度即可达到850 ℃,得到了符合要求的反应器结构设计.
关键词：热化学制氢硫碘循环硫酸分解反应器gPROMS反应器结构
分类号：TK91(氢能及其利用)
资助基金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2022ZFJH04)国家重点研发计划(2023YFE0114400)
论文发表日期：2024-06-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 180-188 )
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