【技术实现步骤摘要】
基于控制析碳的制备氢基还原气工艺的工艺参数确定方法
[0001]本专利技术涉及于高炉炼铁
，尤其涉及一种基于控制析碳的制备氢基还原气工艺的工艺参数确定方法。
技术介绍
[0002]随着碳减排和碳中和的积极推进，气基直接还原尤其是氢基直接还原铁工艺将有较大的发展，因而氢基还原气的制备至关重要。而在天然气或焦炉煤气制备还原气工艺中，若操作参数控制不当将会发生析碳副反应，出现碳的析出问题，则会影响制备富氢气体工序的生产的稳定性和高效性。
[0003]在目前现有的天然气或焦炉煤气制备还原气工艺中，选取能够控制析碳的的制备氢基还原气工艺的工艺参数时缺乏理论依据，对于天然气以及焦炉煤气水蒸气或CO2重整时的配加比例、转化温度、体系总压等工艺参数基本凭经验，缺失一种方便、简洁快速的工艺参数的确定方法。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本专利技术提出了一种基于控制析碳的制备氢基还原气工艺的工艺参数确定方法，通过基于相律及多物种反应并存体系平衡原理，在构建了H
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于控制析碳的制备氢基还原气工艺的工艺参数确定方法，其特征在于，包括：计算制备氢基还原气工艺体系在临界析碳平衡条件下的自由度，得到自由度为3；依据所述临界析碳平衡条件下的自由度确定所述制备氢基还原气工艺体系中可独立变化且具有强度性质的物理量参数，得到所述临界析碳平衡条件下的平衡气相组成函数；绘制以H和C之间的摩尔比为纵坐标，以O和C之间的摩尔比为横坐标的H
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O二维图；利用所述平衡气相组成函数分别表征所述制备氢基还原气工艺体系中的O/Cmol比值和H/Cmol比值，得到所述H
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O二维图中临界析碳点的绘制计算式；对所述物理量参数赋值，基于赋值后的物理量参数根据临界析碳点的绘制计算式在所述H
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O二维图中绘制临界析碳曲线，根据所述临界析碳曲线确定控制析碳的所述制备氢基还原气工艺的工艺参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算制备氢基还原气工艺体系在临界析碳平衡条件下的自由度，得到自由度为3，包括：在所述制备氢基还原气工艺体系处于临界析碳平衡条件时，确定所述制备氢基还原气工艺体系存在气体CH4、CO2、CO、H2O、H2及固体C共六种物质组分；根据相律表达式计算得到所述制备氢基还原气工艺体系自由度，包括；相律表达式为：其中，C
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为所述制备氢基还原气工艺体系内存在的物种数，C
′
＝6；r为所述制备氢基还原气工艺体系的独立反应数，r＝6
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3+0＝3；为所述制备氢基还原气工艺体系内相数，计算得到所述制备氢基还原气工艺体系自由度f＝3。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述临界析碳平衡条件下的自由度确定所述制备氢基还原气工艺体系中可独立变化且具有强度性质的物理量参数，得到所述临界析碳平衡条件下的平衡气相组成函数，包括：选定体系总压P、重整温度T以及H2/COmol比值为所述物理量参数，则所述平衡气相组成函数为4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：预设原料气体的体系中只包含CH4、H2O、CO2三种气体，在所述H
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O二维图中确定纯CH4气体、纯CO气体和纯CO2气体的对应坐标分别为(0，4)点、(1，0)点和(2，0)点；利用公式H2O+CH4>0、CO2＝0在所述H
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C
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O二维图中绘制出L1直线，利用公式CO2+CH4>0、H2O＝0在所述H
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O二维图中绘制出L2直线；按等H2O和CH4之间的摩尔比值，过所述H
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O二维图中的(2，0)点做放射状直线，绘制出H2O/CH4标尺；在H
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O二维图中做平行于L1直线的直线，绘制出CO2/CH4标尺。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述平衡气相组成函数分别表征所述制备氢基还原气工艺体系中的O/Cmol比值和H/Cmol比值，得到所述H
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C
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O二维图中临界析碳点的绘制计算式，包括：将所述制备氢基还原气工艺体系内的物质组分CO、H2O、CO2、H2、CH4的mol分数分别利用
x1、x2、x3、x4和x5进行表示；则将所述制备氢基还原气工艺体系中的O/Cmol比值和H/Cmol比值利用所述平衡气相组成函数分别进行表征为：组成函数分别进行表征为：其中，P为体系总压，单位为atm；T为重整温度，单位为℃。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述H
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O二维图中临界析碳点的绘制计算式还包括所述制备氢基还原气工艺体系内的平衡气体组成计算式；所述方法还包括：根据所述制备氢基还原气...
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