炼钢炉渣促进焦炉煤气转化制富氢气体的机理探索
发布时间：2021-02-04 06:33
我国炼钢产业和炼焦产业数量多,规模大。钢渣和焦炉煤气（COG）作为炼钢和炼焦过程的副产品迫切需要合理利用。本论文主要以合理利用钢渣和焦炉煤气为主要目标,围绕焦炉煤气水蒸气重整制氢及炼钢炉渣对其的促进机制进行了系统的研究。初步探索了焦炉煤气水蒸气重整制氢的动力学反应机制;用浸渍法制备出的Ni-Ca/Al2O3为重整催化剂;基于钢渣制备高性能CO2吸附剂,并与焦炉煤气水蒸气催化重整耦合以提高其制氢效率;在不同工况下对钢渣（钢渣CaO和钢渣浸出渣）促进焦炉煤气水蒸气重整制氢效率进行评价。主要研究结果如下:基于Chemkin计算平台和所编制详细反应机理,用苯和甲苯作为焦油模化物,对粗焦炉煤气水蒸气重整过程进行了模拟研究。定量考察了水碳比、氧气浓度、温度、进气量对重整过程的影响。水碳比的增加有利于甲烷的转化和氢气的增益;氧气浓度的增加有利于甲烷转化,但是和氢气发生氧化反应会降低氢气增益率;入口轴向流速的增大会降低甲烷的转化率,同时降低产氢效率。利用钢渣为原料制备出钢渣源CaO,具有很好的CO2吸附吸能。在60...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国焦化厂数量分布云图（2017年统计）
1 绪论工业原料或能源。工业固体废物较废水、废气容易实现资源化。钢铁行业的产品种类非常多，是基础产业，其他绝大部分行业的材料都来自钢铁行业。近年来钢铁行业规模持续增长，钢渣的排放量随着我国钢铁工业的速发展而增加,合理有效地利用钢渣成为近年来研究的重要课题。
图 2-1 水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整制氢反应的影响((a) CH4转化率；((b) H2增益率；(c) CO 选择性；(d) CO2选择性)Figure 2-1 Effect of steam-carbon ratio and concentration of oxygen on coke oven gas steamreforming hydrogen production ((a) CH4conversion; (b) H2amplification radio;(c) CO selectivity;(d) CO2selectivity)图 2-1 (a)给出了水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整反应中 CH4转化的影响。CH4转化率随着水碳比和氧气浓度的上升而升高，O2与 COG 的比值每提升 4%，CH4转化率可提高 2.5%左右，水碳比每提升 1，CH4转化率可以提高3%。O2基本在反应器入口处被耗尽，主要与 CH4和 H2发生氧化反应。注入氧气的浓度越高，甲烷通过氧化反应消耗的越多。随后，混合气体进入反应器内部，CH4和 H2O 在高温状态下发生重整反应，水蒸气的含量决定了在反应器内部 CH4的转化率。因此，H2O 和 O2含量的适当增加，可以使 CH4转化率提高，但是考虑到实际工程操作中，水量太大会带走大量热量，造成反应器内部温度不稳定，水碳比不能设置过高。图 2-1 (b)给出了水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整反应 H2增益率的影响。水碳比越高，H2增益率越高。随着水碳比的提高，继续提升水碳比对氢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni/MgO/Al2O3催化剂上以1-甲基萘为模型化合物高温焦炉煤气焦油的催化转化[J]. 杨军,汪学广,李林,沈葵,鲁雄刚,丁伟中. 高等学校化学学报. 2010(09)
[2]X射线衍射原理及在材料分析中的应用[J]. 李霞,滕晓云. 物理通报. 2008(09)
[3]带能谱分析的扫描电子显微镜在材料分析中的应用[J]. 王英姿,侯宪钦. 制造技术与机床. 2007(09)
[4]扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用[J]. 朱琳. 吉林化工学院学报. 2007(02)
博士论文
[1]转炉钢渣中铁的还原回收及制备高胶凝性水淬渣的方法研究[D]. 郭辉.华南理工大学 2018
[2]钢铁企业副产煤气系统多周期优化调度模型研究[D]. 赵贤聪.北京科技大学 2018
[3]以钢铁行业固废为原料的高强高性能混凝土研究[D]. 崔孝炜.北京科技大学 2017
[4]利用钢渣制备高钙高铁陶瓷的基础及应用研究[D]. 赵立华.北京科技大学 2017
[5]钢渣制备高效钙基CO2吸附材料用于钢铁行业碳捕集研究[D]. 田思聪.清华大学 2016
[6]钢渣中有价组元回收及资源化利用的基础研究[D]. 崔玉元.东北大学 2013
[7]焦炉煤气重整透氧膜研究及材料优化[D]. 沈培俊.上海大学 2011
[8]透氧膜反应器焦炉煤气重整制氢催化剂研究[D]. 杨志彬.上海大学 2011
[9]焦炉煤气中氢气和甲烷的吸附分离[D]. 刘艳娜.大连理工大学 2010
[10]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
硕士论文
[1]焦粉基CO2吸附剂制备、改性及性能评价[D]. 张学伟.太原理工大学 2018
[2]钢渣中f-CaO膨胀性研究[D]. 吕杨.北京化工大学 2017
[3]钢铁企业剩余煤气高效再利用研究[D]. 周雪鹿.西安建筑科技大学 2017
[4]转炉钢渣浸出脱磷及含磷浸出液吸附除磷研究[D]. 谯勇.重庆大学 2017
[5]钢渣磁选分离及尾渣用于烧结工艺研究[D]. 朱广太.重庆大学 2016
[6]C40大掺量钢渣集料水泥混凝土的性能研究[D]. 张亚曼.山东交通学院 2016
[7]利用水化—碳酸化钢渣和脱硫灰制备建材制品[D]. 王静茹.大连理工大学 2016
[8]钢渣改性及其对水泥基材料性能影响试验研究[D]. 侯克伟.安徽建筑大学 2016
[9]焦炉煤气自重整还原铁矿的特性研究[D]. 张江斌.重庆大学 2016
[10]转炉钢渣处理技术优化[D]. 穆艳春.山东大学 2015
本文编号：3017892
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国焦化厂数量分布云图（2017年统计）
1 绪论工业原料或能源。工业固体废物较废水、废气容易实现资源化。钢铁行业的产品种类非常多，是基础产业，其他绝大部分行业的材料都来自钢铁行业。近年来钢铁行业规模持续增长，钢渣的排放量随着我国钢铁工业的速发展而增加,合理有效地利用钢渣成为近年来研究的重要课题。
图 2-1 水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整制氢反应的影响((a) CH4转化率；((b) H2增益率；(c) CO 选择性；(d) CO2选择性)Figure 2-1 Effect of steam-carbon ratio and concentration of oxygen on coke oven gas steamreforming hydrogen production ((a) CH4conversion; (b) H2amplification radio;(c) CO selectivity;(d) CO2selectivity)图 2-1 (a)给出了水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整反应中 CH4转化的影响。CH4转化率随着水碳比和氧气浓度的上升而升高，O2与 COG 的比值每提升 4%，CH4转化率可提高 2.5%左右，水碳比每提升 1，CH4转化率可以提高3%。O2基本在反应器入口处被耗尽，主要与 CH4和 H2发生氧化反应。注入氧气的浓度越高，甲烷通过氧化反应消耗的越多。随后，混合气体进入反应器内部，CH4和 H2O 在高温状态下发生重整反应，水蒸气的含量决定了在反应器内部 CH4的转化率。因此，H2O 和 O2含量的适当增加，可以使 CH4转化率提高，但是考虑到实际工程操作中，水量太大会带走大量热量，造成反应器内部温度不稳定，水碳比不能设置过高。图 2-1 (b)给出了水碳比和氧气浓度对焦炉煤气水蒸气重整反应 H2增益率的影响。水碳比越高，H2增益率越高。随着水碳比的提高，继续提升水碳比对氢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni/MgO/Al2O3催化剂上以1-甲基萘为模型化合物高温焦炉煤气焦油的催化转化[J]. 杨军,汪学广,李林,沈葵,鲁雄刚,丁伟中. 高等学校化学学报. 2010(09)
[2]X射线衍射原理及在材料分析中的应用[J]. 李霞,滕晓云. 物理通报. 2008(09)
[3]带能谱分析的扫描电子显微镜在材料分析中的应用[J]. 王英姿,侯宪钦. 制造技术与机床. 2007(09)
[4]扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用[J]. 朱琳. 吉林化工学院学报. 2007(02)
博士论文
[1]转炉钢渣中铁的还原回收及制备高胶凝性水淬渣的方法研究[D]. 郭辉.华南理工大学 2018
[2]钢铁企业副产煤气系统多周期优化调度模型研究[D]. 赵贤聪.北京科技大学 2018
[3]以钢铁行业固废为原料的高强高性能混凝土研究[D]. 崔孝炜.北京科技大学 2017
[4]利用钢渣制备高钙高铁陶瓷的基础及应用研究[D]. 赵立华.北京科技大学 2017
[5]钢渣制备高效钙基CO2吸附材料用于钢铁行业碳捕集研究[D]. 田思聪.清华大学 2016
[6]钢渣中有价组元回收及资源化利用的基础研究[D]. 崔玉元.东北大学 2013
[7]焦炉煤气重整透氧膜研究及材料优化[D]. 沈培俊.上海大学 2011
[8]透氧膜反应器焦炉煤气重整制氢催化剂研究[D]. 杨志彬.上海大学 2011
[9]焦炉煤气中氢气和甲烷的吸附分离[D]. 刘艳娜.大连理工大学 2010
[10]焦炉煤气催化转化制氢镍基催化剂的研究[D]. 程红伟.上海大学 2009
硕士论文
[1]焦粉基CO2吸附剂制备、改性及性能评价[D]. 张学伟.太原理工大学 2018
[2]钢渣中f-CaO膨胀性研究[D]. 吕杨.北京化工大学 2017
[3]钢铁企业剩余煤气高效再利用研究[D]. 周雪鹿.西安建筑科技大学 2017
[4]转炉钢渣浸出脱磷及含磷浸出液吸附除磷研究[D]. 谯勇.重庆大学 2017
[5]钢渣磁选分离及尾渣用于烧结工艺研究[D]. 朱广太.重庆大学 2016
[6]C40大掺量钢渣集料水泥混凝土的性能研究[D]. 张亚曼.山东交通学院 2016
[7]利用水化—碳酸化钢渣和脱硫灰制备建材制品[D]. 王静茹.大连理工大学 2016
[8]钢渣改性及其对水泥基材料性能影响试验研究[D]. 侯克伟.安徽建筑大学 2016
[9]焦炉煤气自重整还原铁矿的特性研究[D]. 张江斌.重庆大学 2016
[10]转炉钢渣处理技术优化[D]. 穆艳春.山东大学 2015
本文编号：3017892
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