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我国工业副产焦炉煤气(COG)资源丰富,研究焦炉煤气低成本、高效的规模制氢技术具有重要的理论意义和实际意义。利用焦炉煤气化学转化方法制氢可以解决焦炉煤气变压吸附(PSA)等物理方法制氢存在产氢效率低、资源利用性差的问题。本文在焦炉煤气化学转化方法制氢的基础上,提出并研究了C02反应吸附强化焦炉煤气水蒸气重整制氢(ReSER-COG)的制氢新技术。对实现焦炉煤气节能、减排、高效制氢的目的具有重要意义。论文首先对COG中含有的C2+组分分别进行了不同工艺操作条件下的ReSER反应制氢效果的热力学模拟计算。通过分析优选的C2+组分ReSER制氢的工艺条件,为ReSER-COG制氢工艺的实验研究提供工艺参数选择依据。计算结果得到C2+优选的ReSER制氢的工艺条件为：水碳摩尔比4,钙碳摩尔比2.5,温度200～650℃,压力0.1-1.8MPa范围内,在此优选条件下C2+均可通过ReSER反应获得H2含量在95%以上的产物；产物气体中H2含量随反应温度的升高和C02吸附率的增加而增大。在所研究的相同长度碳链的烃类中,烯烃比烷烃更容易发生ReSER反应,而原料的碳链越长,越容易发生ReSER反应。其次,在固定床反应器上,对原料为COG经过一次PSA提取氢的模拟解吸气,采用已有制备的Ni-nano-CaO/Al2O3复合催化剂,参考优选计算的ReSER的工艺条件,实验研究了ReSER-COG制氢工艺。研究表明：ReSER-COG制氢在600℃下即可获得浓度高于95.8%的H2,比没有反应吸附强化焦炉煤气蒸气转化的反应温度可降低200℃左右。相同反应条件下,C2+组份比CH4更易发生ReSER反应,证明了C2+的ReSER制氢热力学计算的结果。C2+组份的存在有利于提高产物中的H2浓度,在获得相同H2浓度的前提下,含有C2+的解吸气反应温度可降低50℃左右。C2+对于CH4转化率的抑制影响则可以通过适当提高反应水碳摩尔比以及原料空速来消除。在ReSER反应条件下,C2+的存在不会使复合催化剂产生积炭问题。根据反应原料COG同时含有CH4、CO、CO2等多种反应组分的特点,假设CH4重整反应为控制步骤,建立了ReSER-COG过程的本征反应动力学模型。实验考察了常压下水碳摩尔比为4、温度在560℃～680℃、原料气体空速在0.0417～0.0105g·min·ml-1范围内COG的反应速率情况。结果显示：拟合的反应动力学模型的平均相对误差只有4.58%。计算得到COG中甲烷重整反应活化能为95kJ/mol,解释了ReSER-COG过程在较低反应温度下能得到较高CH4转化率的原因。最后,基于Aspen plus模拟软件,建立了完整的ReSER-COG连续制氢工艺流程。结合实验研究和热力学计算结果确定的ReSER-COG制氢最优工艺条件,即反应温度600℃,水碳摩尔比4,钙碳摩尔比为2.75的条件,计算得到ReSER-COG制氢工艺可获得最大产氢率为1.8Nm3H2/Nm3COG,能量转化效率达到最高76.3%,耗水量处于最低值0.8kgH2O/Nm3H2,原料消耗量处于最低值0.56Nm3COG/Nm3H2。在制氢的同时,采用热钾碱对含氮尾气进行C02脱除的方式比不脱除C02的方式,COG能量转化效率降低3.7%,能耗升高15%。比较了不同COG制氢工艺间的产氢率和能量转化效率技术指标,结果表明：ReSER-COG制氢工艺具备最强的技术优势。本文对ReSER-COG制氢工艺的研究结果为焦炉煤气节能、减排、规模化的高效制氢技术提供了理论基础。