液態冶金渣供熱實現二氧化碳與甲烷重整制備綠氫技術
技術背景

鐵合金、有色金屬冶煉和鋼鐵生產要產生大量的副產品—液態冶金渣，處在1400℃～1650℃高溫下的液態冶金渣，每噸含有的熱量為1256～1882MJ,屬于高品質的余熱資源。

目前國內外鋼鐵行業基本上都是采用水沖渣工藝，水渣處理工藝存在的主要問題，大量的新水消耗、熔渣余熱沒有回收、系統維護工作量大、沖渣產生的氣態硫化物帶來空氣污染；粉磨時水渣必須烘干，仍要消耗能源。
  氫氣制備主要技術工藝有熱化學制氫和水電解制氫， 其中熱化學制氫技術主要有化石能源制氫及化工原料制氫?；剂现茪浞绞街?，有煤制氫、石油制氫、天然氣制氫。天然氣制氫占比最大達45%，其次是工業副產氫占比 41 %，煤炭制氫占比1 3.6%。

天然氣的主要成分是甲烷,通過甲烷制氫的方法有多種,包括甲烷水蒸氣重整制氫、 甲烷部分氧化制氫、甲烷自熱重整制氫、甲烷絕熱催化裂解制氫。甲烷的多種制氫方法都是一種能源密集型的吸熱過程，需要高溫熱輸入。在傳統的 SMR 法中，甲烷既作為制氫的反應物，又燃燒作為反應的熱源，這樣需要大量的天然氣，因此排放大量的CO2。

二氧化碳與甲烷重整反應制備氫氣， 以其潛在的環保價值和經濟價值成為國內外研究的重點和熱點。與甲烷水蒸氣重整和甲烷部分氧化這兩種工藝相比，二氧化碳與甲烷重整反應具有有優勢是將溫室氣體CH4和C02轉化成綠色能源氫氣，能夠減少溫室氣體的排放。

甲烷二氧化碳重整反應式CH4+CO2＝2CO+2H2， 是一個強吸熱反應， 轉化率隨著反應溫度的升高而升高，并伴隨著逆水煤氣轉換反應，這個過程需要大量的化石燃料提供能源,且二氧化碳和甲烷都是很穩定的化臺物， 需要使用催化劑并且在高溫下才能使之活化而發生反應， 而溫度的提高必然導致甲烷深度裂解脫氫，使催化劑積炭失活。當前，二氧化碳重整甲烷反應工業化的研究方向是開發能有效抑制積碳的新型催化劑。

因此，在“碳中和” 背景下，亟需尋找一種既利用液態高爐渣高品質余熱為二氧化碳與甲烷重整反應提供能源，也能不使催化劑積碳失去活性，且能循環利用二氧化碳，不燃燒化石燃料的超低排放的新制氫方式，也是二氧化碳重整甲烷反應工業化的關鍵因素之一。

主要設備

利用液態冶金渣供熱實現循環利用二氧化碳與甲烷重整制備綠氫的裝置，主要包括：

冶金渣保溫爐、氣力?；b置、提升管反應器、旋風分離器、旋風預熱器、催化反應器、換熱器、變換反應器、脫碳裝置和冶金渣儲倉。

技術優勢

1、利用液態冶金渣蘊含的高品質熱量進行二氧化碳與甲烷重整，既利用了冶金渣的熱量，也省去了設置燃燒和轉換管等對流換熱裝置，節省了甲烷等燃料。

2、冶金渣中的CaO、MgO和Fe、Mn及重金屬具有催化、吸附作用，替代催化劑、吸附劑，減少催化反應器中催化劑再生次數，減輕催化劑積碳中毒失活。

3、二氧化碳循環利用，不用燃料燃燒供熱，使整個過程碳幾乎零排放，是化石原料制氫中最清潔、綠色的技術，相當于再生能源用于制氫。

4、解決了液態冶金渣干法?；瘬Q熱介質難于選擇的問題，二氧化碳與甲烷重整反應強吸熱，使渣液速冷形成玻璃相，既高效回收利用了渣的余熱，也使冶金渣成為有用的資源。

5、設備投資低，操作易于自動化，運行費用低，制氫成本低效益好。

  通過二氧化碳重整甲烷可以有效地把液態冶金渣熱能轉換為化學能,熱利用效率達90%，冶金渣玻璃相達95%以上