一、项目背景

焦炉煤气是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其主要成分为氢气和甲烷，另外还含有少量的一氧化碳、C2以上不饱和烃、二氧化碳、氧气、氮气。2016年中国的焦炭产量为***亿吨，按每生产1吨焦炭将产生约430Nm3焦炉煤气计算，焦炉煤气年产量超过了1900亿Nm3.。由于天然气是民用的主要燃料，因而目前回收处理焦炉煤气的途径较少，很多焦炉厂将大量的焦炉煤气以直接排放或点燃。这使得大气受到污染，并且温室气体增加。因此探索高效、清洁的焦炉煤气转化技术可以减少浪费，提高效益，保护环境。

目前焦炉煤气的转化利用技术之中较为先进的是吸收增强式水蒸气重整制氢。吸收增强式甲烷水蒸气重整反应（SE-SMR）就是通过在传统的甲烷水蒸气重整制氢（SMR）反应过程中加入CO2吸收剂，根据化学反应平衡原理可知，在甲烷与水蒸气的反应过程中，如果生成物CO2被吸收，传统的SMR化学反应平衡就会被打破，平衡也会朝着H2增加的方向进行。在此基础上，增加CO、H2、焦油等模拟焦炉煤气，进行焦炉煤气水蒸气重整制氢。该制氢技术中需要催化反应，同时吸收反应生成的CO2，因此制备既能催化反应进行又能吸收生成的CO2的复合催化剂成为急需解决的问题。为了从中选择催化效率高，使用寿命长的复合催化剂，需对其性能进行综合评价。

二、技术方案

本发明的催化剂循环重整-解析性能的评估装置包括配气控制单元、重整解析单元、检测分析单元和产物气排放单元；

配气控制单元包括焦炉净煤气配气单元、去离子水注射单元、焦油注射单元以及多个控制气体液体进出的阀门，焦炉净煤气配气单元包括甲烷气瓶、氢气气瓶、氮气气瓶、一氧化碳气瓶、控制气体流量的质量流量控制器Ⅰ～质量流量控制器Ⅴ、防止气体逆流的单向阀Ⅰ～单向阀Ⅳ以及多个控制气体进出的阀门，去离子水注射单元包括依次通过管路连接的储水罐、注射泵Ⅰ、单向阀Ⅴ，焦油注射单元包括依次通过管路连接的焦油储罐、注射泵Ⅱ、单向阀Ⅵ；

重整解析单元包括管式炉A、管式炉B、固定床反应器A、固定床反应器B和转换机构；管式炉A包括炉体A和温度控制器A，管式炉B包括炉体B和温度控制器B，炉体A和炉体B均由两个半圆柱组成，半圆柱中心轴向设有凹槽；固定床反应器A和固定床反应器B均包括管体，管体底部设有进气口，进气口通过导气管与配气控制单元连通，管体顶部设有出气口，管体内由下至上依次设有金属滤网层Ⅰ、瓷球层Ⅰ、金属滤网层Ⅱ、复合催化剂层、金属滤网层Ⅲ、瓷球层Ⅱ、金属滤网层Ⅳ，复合催化剂由催化焦炉煤气重整生产氢气的催化剂和CO2捕获剂复合制成；转换机构包括操作台、两根旋转套管和两组管夹，操作台设有四层面板，第一面板上安装有两根平行的长导轨，垂直于长导轨组的两侧对称安装有四组短导轨，每根长导轨均安装有滑块Ⅰ，每根短导轨均安装有滑块Ⅱ上，管式炉A、管式炉B分别固定在短导轨的滑块Ⅱ上，两根旋转套管分别固定在长导轨的滑块Ⅰ上，旋转套管包括上套管、下套管、底座和支撑组件，支撑组件与上套管固定，下套管与底座固定，上套管与下套管螺纹连接，管夹通过支撑组件与旋转套管固定，固定床反应器A和固定床反应器B分别通过管夹固定在炉体A和炉体B的凹槽中，注射泵Ⅰ和注射泵Ⅱ安装在第二面板上，质量流量控制器Ⅰ～质量流量控制器Ⅴ安装在第三面板上，温度控制器A和温度控制器B安装在第四面板上；

检测分析单元包括冷凝器、水汽分离器、质量流量计、干燥器A、干燥器B、质量流量控制器Ⅵ、质量流量控制器Ⅶ、质谱仪A、质谱仪B、计算机以及阀门Ⅰ～阀门Ⅳ，产物气排放单元包括产物气管、多孔介质管A和多孔介质管B，固定床反应器A的出气口一路依次通过阀门Ⅰ、冷凝器、水汽分离器、质量流量计后分别连接多孔介质管A的入口和干燥器A的入口，干燥器A的出口通过质量流量控制器Ⅵ连接质谱仪A的入口，固定床反应器A的出气口另一路通过阀门Ⅱ分别连接多孔介质管B的入口和干燥器B的入口，干燥器B的出口通过质量流量控制器Ⅶ连接质谱仪B的入口，质谱仪A、质谱仪B分别与计算机连接，固定床反应器B的出气口一路通过阀门Ⅲ连接冷凝器，固定床反应器B的出气口另一路通过阀门Ⅳ分别连接多孔介质管B的入口和干燥器B的入口。

三、技术优点

1、在探索吸收增强式焦炉煤气重整制氢的复合催化剂时，综合了吸收增强式焦炉煤气重整制氢的重整过程和复合催化剂的高温解析重生过程，结合配气控制单元、产物气排放单元和检测分析单元，完整地进行反应，并在线监测和评估复合催化剂的催化性能和循环性能。

2、通过长导轨、短导轨和可移动滑块，组合了两套装置，在两个固定床反应器内放置两种不同的复合催化剂样品，在一套进行焦炉煤气重整制氢的同时，另一套进行复合催化剂的解析，对于科研过程中要评估多种复合催化剂性能的情况而言只需要将两个管式炉设定在两个温度，通过移动滑块和调节旋转套管固定床反应器进入不同的管式炉，不需要等待管式炉加热或降温的温度改变，节约大量时间，也不需要管式炉空烧，节约大量能源。

3、装置可以进行多次循环试验，进而考察复合催化剂的循环使用效果，探究复合催化剂有效寿命，本发明方法操作简单，便于控制，安全可靠，应用前景广。