一种重整气中水蒸气含量的测定方法及重整燃料转化率的评估测定方法

技术领域

本发明属于燃料重整领域，涉及一种测量燃料(液态)转化率与重整气中水蒸气含量的装置及方法。

技术背景

部分氧化重整制氢以及自热重整制氢获得的重整气中含有大量水蒸气，通常使用气相色谱仪获得重整气组分，但是气相色谱仪不能测量水蒸气含量，因此该方法仅仅能够得到重整气的干基组成。对于重整气湿基组成，需要先获得重整气中水蒸气含量。数值模拟方法可以得到重整气中水蒸气含量，但是实验上如何得到是一个难题。燃料转化率的测量通常根据色谱分析得到的重整气组分进行计算，该计算过程能够得到燃料转化为气体组分的转化率，但是重整气中未参与反应的燃料、以及重整器中以积碳形式存在的未反应的燃料均未考虑，因此计算的燃料转化率数值偏大。

本发明涉及一种测量燃料转化率与重整气中水蒸气含量的装置及方法，该方法通过实验手段测量重整气中水蒸气含量；并且考虑重整气中未参与反应的燃料，因此计算得到的燃料转化率准确性更高。

发明内容

一种重整气中水蒸气含量的测定方法，于重整器的燃料入口处设有流体流量计，于重整器的重整气出口管路上设有冷凝器，冷凝器的气体出口管路上设有温度测量元件、压强测量仪和气体流量计；冷凝器上设有重整气入口、重整气出口及冷凝液体排出口；

1)向重整器中通入重整物料，重整物料为燃料与氧、或燃料与氧和水；计录单位时间t内冷凝器气体出口气体的平均温度T、平均压强P和平均流率ν

2)收集单位时间t内冷凝器中的冷凝液体，测量冷凝液体的质量m

3)按如下公式计算重整气中水蒸气含量η

上式中m

冷凝液体中水的质量百分分数

单位时间t内冷凝器气体出口气体的体积V的计算过程为，

所述

冷凝液体中水的体积百分分数为(1-ω

因此

上式中n

一种重整燃料转化率的评估测定方法，燃料与氧、或燃料与氧和水于重整器中进行重整，包括以下步骤，

1)首先测量重整器的质量m

2)向重整器中通入重整物料，重整物料为燃料与氧、或燃料与氧和水；并计录单位时间t内燃料的通入流率

3)单位时间t后，停止向重整器中通入重整物料，测量重整器的质量m

4)计算燃料重整转化率；

燃料重整转化率α的计算过程

上式中n

单位时间t内燃料的通入摩尔量n

冷凝液体中未转化燃料摩尔数n

由于重整器内部积碳未转化燃料摩尔数n

M

所述液体燃料为甲醇、乙醇、汽油、柴油中的一种或二种以上。

本发明与现有技术采用数值模拟或进料与出料氧原子守恒的间接测量方法获得重整气中水蒸气含量相比，上述方法实现了重整气中水蒸气含量的直接测量。燃料转化率的测量通常根据色谱分析得到的重整气组分进行计算，并且一般采用C1-2转化率表征燃料转化率，即认为重整气中仅含有C1-2成分(例如CH

本发明的有益效果为：

上述方法避免了重整气气体组分标定的局限性，同时计算过程中考虑了以液态(尾气直接带走)和固态(重整器内部积碳)形式存在的未转化的燃料，因此燃料转化率计算准确性提高。

附图说明

图1本发明所述测定重整气中水蒸气含量及重整燃料转化率的示意图；

1.流体流量计；2.重整器；3.冷凝器重整气入口；4.冷凝器；5.冷凝器重整气出口；6.冷凝液体排出口；7.温度测量元件；8.压强测量仪；9.气体流量计；10.重整气排出口

图2为实施例中采用本发明所述方法测定重整气中水蒸气含量及重整燃料转化率的示意图；

1.恒流泵；2.重整器；3.冷凝器重整气入口；4.液氮盛放装置；5.冷凝器螺旋盘管；6.冷凝器重整气出口；7.冷凝液体排出口；8.K型热电偶；9.微压差传感器；10.涡街流量计；11.重整气排出口

具体实施方式

按照图2所示装置重整物料(乙醇、水、空气)经过恒流泵(1)后进入重整器(2)进行自热重整，其中乙醇流量通过恒流泵(1)控制20mL/min即ν

(1)重整气中水蒸气含量计算

(2)乙醇转化率