[发明专利]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

说明书

本发明提出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，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温度T、压强P和流率ν_冷凝气，并计算出单位时间t内冷凝器气体出口气体的体积V；2)收集冷凝器中的冷凝液体，单位时间t后，测量冷凝液体的质量m₁，采用液相色谱检测其中的燃料的体积百分分数ω_燃料，进一步计算出水的质量百分分数3)计算重整气中水蒸气含量。

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_冷凝气，并计算出单位时间t内冷凝器气体出口气体的体积V；

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m₁，采用液相色谱检测其中的燃料的体积百分分数ω_燃料，进一步计算出水的质量百分分数

3)按如下公式计算重整气中水蒸气含量η

上式中m₁单位g，为水的质量百分分数，表示水的摩尔质量，取值18g/mol，P单位Pa，V单位m³，R表示气体常数，取值8.314Pa·m³/(mol·K)；T表示冷凝重整气平均温度，单位K。

冷凝液体中水的质量百分分数通过冷凝液体中冷凝水的质量和冷凝燃料质量计算得到，具体为

上式中m_冷凝水表示冷凝液体中冷凝水的质量，单位g，m_冷凝燃料表示冷凝液体中冷凝燃料质量，单位g。

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，

上式中ν_冷凝气单位L/min，t单位min，V单位m³。

所述可通过测量冷凝液体中燃料的体积百分分数ω_燃料，并通过计算得到，具体为，

冷凝液体中水的体积百分分数为(1-ω_燃料)，且

因此