转炉熔渣余热重整甲烷制氢反应的热力学研究

摘要

利用HSC-Chemistry软件平台对以高温转炉熔渣为热载体的CH4/CO2/H2O混合气体反应产物进行了热力学模拟计算,比较渣和水蒸气的反应、二氧化碳重整甲烷和水蒸气重整甲烷三个反应的△G和反应平衡常数K随温度的变化趋势。结果表明,甲烷重整和炉渣制氢这两类反应对炉渣热利用的温度段并不重合,可望通过这两个反应实现转炉熔渣余热的梯级高效利用。研究了以1923K的转炉熔渣为载热体的甲烷重整反应,炉渣初始量为100kg时,混合气体组分对各物质平衡转化率的影响。结果显示,958K,CO2和CH4的初始量分别为15.38和6kmol时,二者的平衡转化率分别为80％和83％。提高CO2的初始量,可以明显提高甲烷平衡转化率,并增加CaCO3的产率;初始组成中水蒸气的增加会产生两个重整反应的竞争,使二氧化碳转化率降低,但氢生成的总量略有增长。