项目介绍

模拟一氧化碳和水蒸气在一定温度，一定压强作用下产生水气变换反应，最终生成二氧化碳和氢气的过程，求解该反应的生成物的组分和含量，从而分析反应发生过程。

该项目使用ANSYS Workbench软件中的Chemkin模块进行模型的搭建和分析。进行化学反应动力学和热力学文件的编写，在零维均质模型中通过调整反应温度及压力，调整激发温度等操作，使反应正常进行，并使用化学反应平衡模块模拟反应可逆趋势。

应用领域

水气变换反应（Water-Gas Shift Reaction，简称WGSR）主要应用在以煤、石油和天然气为原料的制氢工业和合成氨工业中，另外在合成气制醇、制烃催化过程中，低温水气变换反应通常用于甲醇重整制氢反应中大量CO的去除。一氧化碳和氢气都是会燃烧的气体，工业上把这样的混合气叫“水煤气”。探究水煤气变换反应研究进展，研究其催化剂发展状况具有重要意义。

计算方法

（1）水气变换反应机理分析

（2）化学反应动力学和热力学文件编写

根据上述反应的机理，编写相应的反应动力学和热力学文件，反应动力学文件和热力学文件是Chemkin软件模拟计算时必须提供的数据，为后续进行零维均质反应模拟和化学反应平衡模拟计算提供基本路径。下面展示水气反应的反应动力学文件和热力学文件。

（3）参数设定

（4）组分设定

（5）后处理分析

进行零维均质反应运算，对于化学反应后相关数据进行展示。

（6）FLUENT复现展示

将反应结果带入Fluent中于实际反应过程中产生的流体湍流耦合，确定化学反应对于流体湍流的影响。通过组分输运模块，计算一氧化碳（CO）和水蒸气（H2O）反应的过程。

（7）总结

由于变换反应为放热反应，从反应平衡上看应该是温度越低越有利于反应的进行，随着温度的降低，反应速率也随之下降，达到同样的反应深度就需要较长的反应时间，这就增加了催化剂的装填量，提高了成本。