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氢基竖炉生产直接还原铁的工艺特点及减碳环节
1
作者
冀宗贺
刘艳峰
+3 位作者
李兰杰
田志强
牛佳星
王小艾
《烧结球团》
北大核心
2025年第3期20-25,共6页
在国家“双碳”战略目标背景下,钢铁行业作为高碳排放的重点领域,加速推进绿色低碳转型已刻不容缓。依托焦炉煤气资源丰富的优势,我国氢基竖炉直接还原技术对国外已成熟应用的Midrex法和HYL/Energiron法进行优化改进,其以富氢或纯氢气...
在国家“双碳”战略目标背景下,钢铁行业作为高碳排放的重点领域,加速推进绿色低碳转型已刻不容缓。依托焦炉煤气资源丰富的优势,我国氢基竖炉直接还原技术对国外已成熟应用的Midrex法和HYL/Energiron法进行优化改进,其以富氢或纯氢气体为还原剂生产固态海绵铁,已在多个项目中取得阶段性成果。为此,本文重点探讨氢基竖炉直接还原技术的工艺特点、减碳机制以及经济价值。结果表明:氢基竖炉生产系统包含多个部分,核心是氢基竖炉本体,其以H_(2)还原为主、CO还原为辅,生产的DRI成分稳定、化学反应活性高。该工艺的减碳关键环节:借助炉内条件,CH_(4)-CO_(2)重整避免外部重整带来的高能耗问题,可实现能源循环利用;采用MDEA化学吸附法,能够高效脱除CO_(2);而在CO_(2)利用环节,通过多级精制工艺可制备出纯度达99.9%的食品级CO_(2)产品,创造显著的经济效益。基于焦炉煤气的氢基竖炉直接还原零重整工艺结合CCUS技术,相比传统高炉炼铁,可实现碳减排超60%,同时大幅降低粉尘、SO_(2)、NO_(x)等污染物排放。
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关键词
氢基直接还原
碳排放
碳捕集
短流程
氢冶金
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职称材料
逆水煤气变换反应机理及催化剂研究进展
被引量：
1
2
作者
李鹏阳
王改荣
+5 位作者
牛佳星
王小艾
韩星
张彩东
田志强
李兰杰
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025年第1期1-14,共14页
逆水煤气变换(RWGS)反应是降低碳排放和实现碳资源利用的有效途径。CO_(2)经逆水煤气变换反应转化为CO,并通过费托工艺制得烯烃化产品和醇类燃料,对于改善环境以及改变未来能源结构具有重大意义。本综述总结了RWGS反应机理,依据CO_(2)...
逆水煤气变换(RWGS)反应是降低碳排放和实现碳资源利用的有效途径。CO_(2)经逆水煤气变换反应转化为CO,并通过费托工艺制得烯烃化产品和醇类燃料,对于改善环境以及改变未来能源结构具有重大意义。本综述总结了RWGS反应机理,依据CO_(2)转化为CO路径中H2是否直接参与还原反应,分为氧化还原机理和缔合机理,其中,缔合机理包括甲酸盐、羧酸盐以及碳酸盐三种路径,并介绍了近年来关于RWGS反应机理研究的最新发现;其次综述了RWGS反应中的CO_(2)和H2共进料热催化转化催化剂体系和化学循环催化剂体系的研究进展,分析讨论了Pt、Ni、Cu等金属基催化剂和金属碳化物、磷化物催化材料的RWGS反应性能,以及钙钛矿型储氧材料(OSM)在化学循环反应中的应用。最后,针对目前存在的问题和未来可能的解决方案进行了讨论与展望,以期为后续RWGS催化材料的研究提供一定的借鉴。
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关键词
逆水煤气变换
二氧化碳
一氧化碳
反应机理
催化剂
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职称材料
CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展
3
作者
李鹏阳
张彩东
+4 位作者
王改荣
田志强
韩星
牛佳星
李兰杰
《低碳化学与化工》
北大核心
2025年第3期1-11,共11页
CO_(2)还原合成甲醇是实现碳减排和碳资源利用的有效途径之一。反应器作为CO_(2)还原合成甲醇反应系统的核心,其优化和创新至关重要。介绍了CO_(2)还原合成甲醇3种催化途径(热催化、光催化和电催化),综述了CO_(2)还原合成甲醇反应器研...
CO_(2)还原合成甲醇是实现碳减排和碳资源利用的有效途径之一。反应器作为CO_(2)还原合成甲醇反应系统的核心,其优化和创新至关重要。介绍了CO_(2)还原合成甲醇3种催化途径(热催化、光催化和电催化),综述了CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展及其优缺点,并对反应器后续的研究方向和应用前景进行了展望。热催化反应器改进可采用原位冷凝、原位吸附和膜分离技术,旨在打破热力学平衡限制和解决副产水导致的催化剂失活问题,但膜在热催化条件下不具备长期稳定性,因此开发高热稳定性、高化学稳定性的膜材料是关键。光催化作为绿色路线应用前景广阔,但目前反应器效率较低且需要恒定光源,而系统稳定性不佳也制约了其规模放大,可通过改进反应器结构和研发新型光活化材料,提高反应器光利用、光捕获性能,以及改善传质。电催化途径反应条件温和,可以再生电力为驱动,工业应用潜力巨大,在反应器(电解槽)中应用气体扩散电极(GDE)可有效增强传质和提高电极效率,但存在气体扩散层堵塞、系统稳定性差和膜寿命短等问题。
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关键词
CO_(2)还原
甲醇
热催化
光催化
电催化
反应器
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职称材料
题名
氢基竖炉生产直接还原铁的工艺特点及减碳环节
1
作者
冀宗贺
刘艳峰
李兰杰
田志强
牛佳星
王小艾
机构
河北
河钢材料
技术
研究院有限公司
河钢集团张宣高科科技有限公司
河北省氢冶金低碳技术重点实验室
出处
《烧结球团》
北大核心
2025年第3期20-25,共6页
基金
河北省战略性技术专项(23314601L)。
文摘
在国家“双碳”战略目标背景下,钢铁行业作为高碳排放的重点领域,加速推进绿色低碳转型已刻不容缓。依托焦炉煤气资源丰富的优势,我国氢基竖炉直接还原技术对国外已成熟应用的Midrex法和HYL/Energiron法进行优化改进,其以富氢或纯氢气体为还原剂生产固态海绵铁,已在多个项目中取得阶段性成果。为此,本文重点探讨氢基竖炉直接还原技术的工艺特点、减碳机制以及经济价值。结果表明:氢基竖炉生产系统包含多个部分,核心是氢基竖炉本体,其以H_(2)还原为主、CO还原为辅,生产的DRI成分稳定、化学反应活性高。该工艺的减碳关键环节:借助炉内条件,CH_(4)-CO_(2)重整避免外部重整带来的高能耗问题,可实现能源循环利用;采用MDEA化学吸附法,能够高效脱除CO_(2);而在CO_(2)利用环节,通过多级精制工艺可制备出纯度达99.9%的食品级CO_(2)产品,创造显著的经济效益。基于焦炉煤气的氢基竖炉直接还原零重整工艺结合CCUS技术,相比传统高炉炼铁,可实现碳减排超60%,同时大幅降低粉尘、SO_(2)、NO_(x)等污染物排放。
关键词
氢基直接还原
碳排放
碳捕集
短流程
氢冶金
Keywords
hydrogen-based direct reduction
carbon emissions
carbon capture
short process
hydrogen metallurgy
分类号
TF554 [冶金工程—钢铁冶金]
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职称材料
题名
逆水煤气变换反应机理及催化剂研究进展
被引量：
1
2
作者
李鹏阳
王改荣
牛佳星
王小艾
韩星
张彩东
田志强
李兰杰
机构
河北
河钢材料
技术
研究院有限公司
河北省氢冶金低碳技术重点实验室
出处
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025年第1期1-14,共14页
基金
京津冀基础研究合作专项(E2021318022)
河北省自然科学基金(E2023318014,E2023318001)资助。
文摘
逆水煤气变换(RWGS)反应是降低碳排放和实现碳资源利用的有效途径。CO_(2)经逆水煤气变换反应转化为CO,并通过费托工艺制得烯烃化产品和醇类燃料,对于改善环境以及改变未来能源结构具有重大意义。本综述总结了RWGS反应机理,依据CO_(2)转化为CO路径中H2是否直接参与还原反应,分为氧化还原机理和缔合机理,其中,缔合机理包括甲酸盐、羧酸盐以及碳酸盐三种路径,并介绍了近年来关于RWGS反应机理研究的最新发现;其次综述了RWGS反应中的CO_(2)和H2共进料热催化转化催化剂体系和化学循环催化剂体系的研究进展,分析讨论了Pt、Ni、Cu等金属基催化剂和金属碳化物、磷化物催化材料的RWGS反应性能,以及钙钛矿型储氧材料(OSM)在化学循环反应中的应用。最后,针对目前存在的问题和未来可能的解决方案进行了讨论与展望,以期为后续RWGS催化材料的研究提供一定的借鉴。
关键词
逆水煤气变换
二氧化碳
一氧化碳
反应机理
催化剂
Keywords
reverse water-gas shift reaction
carbon dioxide
carbon monoxide
mechanism
catalyst
分类号
TQ511 [化学工程]
O643.36 [理学—物理化学]
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职称材料
题名
CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展
3
作者
李鹏阳
张彩东
王改荣
田志强
韩星
牛佳星
李兰杰
机构
河北
河钢材料
技术
研究院有限公司
河北省氢冶金低碳技术重点实验室
出处
《低碳化学与化工》
北大核心
2025年第3期1-11,共11页
基金
京津冀基础研究合作专项(E2021318022)。
文摘
CO_(2)还原合成甲醇是实现碳减排和碳资源利用的有效途径之一。反应器作为CO_(2)还原合成甲醇反应系统的核心,其优化和创新至关重要。介绍了CO_(2)还原合成甲醇3种催化途径(热催化、光催化和电催化),综述了CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展及其优缺点,并对反应器后续的研究方向和应用前景进行了展望。热催化反应器改进可采用原位冷凝、原位吸附和膜分离技术,旨在打破热力学平衡限制和解决副产水导致的催化剂失活问题,但膜在热催化条件下不具备长期稳定性,因此开发高热稳定性、高化学稳定性的膜材料是关键。光催化作为绿色路线应用前景广阔,但目前反应器效率较低且需要恒定光源,而系统稳定性不佳也制约了其规模放大,可通过改进反应器结构和研发新型光活化材料,提高反应器光利用、光捕获性能,以及改善传质。电催化途径反应条件温和,可以再生电力为驱动,工业应用潜力巨大,在反应器(电解槽)中应用气体扩散电极(GDE)可有效增强传质和提高电极效率,但存在气体扩散层堵塞、系统稳定性差和膜寿命短等问题。
关键词
CO_(2)还原
甲醇
热催化
光催化
电催化
反应器
Keywords
CO₂reduction
methanol
thermal catalysis
photocatalysis
electrocatalysis
reactors
分类号
TQ052 [化学工程]
TQ223 [化学工程—有机化工]
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职称材料
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作者
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被引量
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1
氢基竖炉生产直接还原铁的工艺特点及减碳环节
冀宗贺
刘艳峰
李兰杰
田志强
牛佳星
王小艾
《烧结球团》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
逆水煤气变换反应机理及催化剂研究进展
李鹏阳
王改荣
牛佳星
王小艾
韩星
张彩东
田志强
李兰杰
《燃料化学学报(中英文)》
北大核心
2025
1
在线阅读
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职称材料
3
CO_(2)还原合成甲醇反应器研究进展
李鹏阳
张彩东
王改荣
田志强
韩星
牛佳星
李兰杰
《低碳化学与化工》
北大核心
2025
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