焦炉煤气气氛下甲烷CO_2重整改质的热力学研究.pdfVIP

第44卷 第2期 煤 化 工 Vo1．44 No．2 2016年 4月 CoalChemicalIndustry Apr．2016 焦炉煤气气氛下甲烷 CO2重整改质的热力学研究 宗 煜1，杨志彬 ，金云学z，张 超1，张小飞 (1．江苏科技大学冶金与材料工程学院，江苏 张家港 215600； 2．江苏科技大学材料科学与工程学院，江苏 镇江 212003) 摘 要 利用 HSC6．0热力学软件 ，对焦炉煤气 c0重整改质进行热力学分析。对改质过程 中温度、压力、 CH／co及 H／co进行研究并探索其变化规律 ，确定最佳直接还原参数。结果表明：提高反应温度 ，有利于提高cH4 和c0。的转化率、H。和cO的选择性。在 100kPa下，当CH4／C02=1，温度在 600℃～l000℃时，cH和c0的转化率分别 为 55．33％～97．78％、53．O％～99．43％，H和 C0的选择性分别是 21．69％~98．36％、18．15％～100％。当CH／co2变小时，CH的 转化率变大，cO选择性变大，而H的选择性变小。CH／co和温度是调节HJCO的重要指标，压力是调节HJC0的一个 过程量，但不影响最终的HfCO。综合考虑，在 1000℃、CH／co=1、100kPa时，是较好的重整改质环境。 关键词 焦炉煤气，甲烷--C0。，重整改质 ，温度 ，压力 ，cH／co。，H2／CO 文章编号2016)一02—0025-05 中图分类号 ：70546 文献标识码：B 1 概 述 研究 [43表 明：随着温度的升高和压力的减小 ，cH 的转 化率和 c0与 的选择性均呈上升趋势。杨志彬 的 以焦炉煤气为基 的铁矿石直接还原流程是一条 研究结果是 ，在 CH／O。为 1．7～2．1、温度为 800℃ 适合中国资源特点的海绵铁生产路线 ，但是焦炉煤气 - 900℃条件下 ，所得 甲烷转化率和氢的选择性分别 不可能直接用作还原气，煤气 中的甲烷对氧化铁还原 为 91．0％～99．9％、87．0％～93．4％，重整后氢增大到原始 而言相对惰性 ，这就是以焦炉煤气为基的铁矿石还原 氢的 1．95～2．02倍 。 必须进行重整改质的原因l1]。目前 甲烷重整改质的四 甲烷二氧化碳重整工艺的特点 ：(1)甲烷二氧化 种工艺分别为：甲烷裂解制氢工艺、甲烷水蒸气重 碳重整产生的合成气中H／co约为 1；(2)该过程 同时 整工艺 、甲烷部分氧化重整工艺 、甲烷二氧化碳重整 利用了甲烷和二氧化碳两种温室气体；(3)该合成气 工艺。 可以作为能量储存介质，也可以运输 |6]。目前，对 甲烷 甲烷 裂解制氢工艺的优点是可得到不含 C0和 二氧化碳重整热力学研究结果 表 明：温度升高 ，可 c0的纯净H，但是反应中c—H键非常稳定 ，反应要求 使甲烷和 c0，转化率升高。当整个反应在温度为827 温度很高，在无催化剂的条件下，反应温度必须在 ℃时，甲烷及 cO转化率分别达到 96．63％和 91．73％； 700℃以上，才能保证反应进行。而要保证有较高的 c0与甲烷比增加 ，甲烷和c0转化率呈现相反的变 产氢量，要求反应温度在 l500℃以上E2]。 化趋势 ，H2／C0变化也比较明显。在焦炉煤气气氛中， 甲烷水蒸气重整工艺是 目前天然气制氢应用 已有的研究结果 s表明：当c0，配入量大于 20％时，气 最广泛的处理方法 ，H2／CO为 3：1。反应过程中，存在 体产物的H2／C