由于世界能源消耗的强劲增长，全球二氧化碳排放量持续增加。石油、煤、天然气的人量使用，将产生大量的温室气体CO<,2>。氢能被誉为“21世纪的新能源”，具有燃烧热值高，清洁无污染，适用范围广等优点，将矿石能源转化成氢能再加以利用，是解决目前能源与环境之间矛盾的良策。 本文以天然焦作为研究对象，对天然焦气化制氢进行Aspen Plus模拟及实验研究。模拟研究主要考察气化参数(气化温度、Ca/C摩尔比、S/C质量比、气化压力)对气化产气以及反应后固态残渣组成的影响。模拟中天然焦质量流量1000Kg/hr，Ca/C摩尔比范围0.5-1.1，S/C质量比1-6，气化炉温度600-900℃，气化压力1-7Mp，气化炉内碳转化率为55％。模拟结果表明：Ca/C摩尔比及S/C质量比一定的情况下，气化压力小于2Mp时，产气中H<,2>体积分数随温度升高而降低，气化压力高于2Mp时，H<,2>体积分数随温度的升高先增加后减少，压力越高，出现最大值的温度越高；相同温度及S/C质量比时，Ca/C摩尔比为0.9时，氢气产量及体积分数达到最大值；随着S/C质量比的增加，产气中氢气及二氧化碳含量增加，而甲烷和一氧化碳的含量减少；温度650-700℃时，固体产物中的Ca(OH)<,2>将迅速脱水生成CaO；气化压力相同，随着S/C的增加，Ca(OH)<,2>脱水温度提高。实验研究主要考察气化温度、Ca/C摩尔比以及水蒸气量对产气的影响，并对同一产地的天然焦原煤进行富氢气化对比实验，同时研究了煅烧条件对CaO吸收CO<,2>特性的影响。在实验室规模固定床上进行试验研究。实验中天然焦加入量1.5g，气化温度650-850℃，气化压力0.1Mp，Ca/C摩尔比范围0.5-1.2，水蒸气流量1.9-6.3L/min，反应时间60min。实验结果表明：Ca/C摩尔比1.0，水蒸气流量4.8L/min，气化温度为750℃时产气中氢气体积分数达最大值64.5％；气化通入水蒸气量增加，产气总量增加，碳转化率提高；随着钙/碳摩尔比增加，氢气产量及体积分数均先增加后减少，当Ca/C摩尔比1.0时达到最大值；天然焦和原煤的富氢气化对比实验表明，在相同气化条件下，天然焦富氢气化氢气产量及体积分数均小于原煤富氢气化；石灰石煅烧温度1050℃，保温时间30min时，其吸收二氧化碳的特性最好。 在TGA92型热重分析仪上研究不同温度下天然焦还原Fe<,2>O<,3>特性。实验结果表明，反应温度低于850℃时，只有少量Fe<,2>O<,3>被天然焦还原成Fe<,3>O<,4>；900℃时，天然焦将Fe<,2>O<,3>还原成Fe<,3>O<,4>；950℃时，Fe<,3>O<,4>还原成FeO的反应速率较低；反应温度1000℃时，还原反应速率较快，FeO被还原，产物中出现单质Fe。