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煤气转换反应中氢的重整过程分析(1)

2015-11-10 8:06:52

    近年来,氢作为一种高效和清洁能源广受人们关注,氢的来源广泛,理想的氢产品是以再生能源获得(如∶风能、生物能、核能、太阳能) ,虽然这些技术仍处于试验阶段。由于将来商业化的需求,试验和研究需进一步拓展。
   在过去的几十年,氢通过各种方法产生(甲烷分解、汽油分解、煤化工、水电解) ,在当前不远的将来,石油仍是产生氢气最经济的方法。但是石油成本的增加和石油资源匮乏已造成该方法竞争力的下降。因此,近来由于煤炭低廉的价格和巨大的产量使其成为产生氢气从而代替石油的新方法。
   煤化工过程会产生氢气,该工艺虽是一个发展相当成熟的工艺,但是将氢气从煤化工产生的气体中分离出来时非常复杂的。为了设计一个简易的氢气发生器,我们考虑用炼铁产生的荒煤气作为氢气的来源,一般来讲,炼铁工艺释放了包含大量CO和H2的混合体,但是一般混合气中氢气含量很低,除非焦炉煤气。目前大多数荒煤气作为燃料使用,然而如果使用一个合适的气体重整工艺,氢气的含量会增加,从高炉的荒煤气中经济的生产氢气已经成为可能。因此,这篇文章旨在研究从高炉的荒煤气中使用气体重整工艺来增加其氢气含量。
   我们采用水煤气转换装置(如图1所示)增加高炉荒煤气中氢气的含量,荒煤气中水蒸气的增加,将发生如下反应∶
CO + H2O     CO2 + H2,△H = 一41kJ/ mol              (1)
   如(1)( 略)式所示,水煤气转换反应从热力学角度来看,低温有利于反应的正向进行,但从动力学方面考虑,提高温度可以提高反应速率,因此,两步法水煤气转换工艺在化学工程领域应用而生。这种方法的反应器分为高温部分和低温部分,为了使反应达到最大化,找到了一个合适的反应温度并保持其在整个反应过程的一致性是非常重要的。在本文中,讨论了如何使用水煤气转换装置使高炉的荒煤气转换成分。这种反应器的设计主要考虑用数字分析的方法使反应在一个合适的温度区间,保持温度的一致性。
 (火文摘译自《第五届国际炼铁科技年会论文集》)




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