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我国炼钢产业和炼焦产业数量多,规模大。钢渣和焦炉煤气（COG）作为炼钢和炼焦过程的副产品迫切需要合理利用。本论文主要以合理利用钢渣和焦炉煤气为主要目标,围绕焦炉煤气水蒸气重整制氢及炼钢炉渣对其的促进机制进行了系统的研究。初步探索了焦炉煤气水蒸气重整制氢的动力学反应机制;用浸渍法制备出的Ni-Ca/Al2O3为重整催化剂;基于钢渣制备高性能CO2吸附剂,并与焦炉煤气水蒸气催化重整耦合以提高其制氢效率;在不同工况下对钢渣（钢渣CaO和钢渣浸出渣）促进焦炉煤气水蒸气重整制氢效率进行评价。主要研究结果如下:基于Chemkin计算平台和所编制详细反应机理,用苯和甲苯作为焦油模化物,对粗焦炉煤气水蒸气重整过程进行了模拟研究。定量考察了水碳比、氧气浓度、温度、进气量对重整过程的影响。水碳比的增加有利于甲烷的转化和氢气的增益;氧气浓度的增加有利于甲烷转化,但是和氢气发生氧化反应会降低氢气增益率;入口轴向流速的增大会降低甲烷的转化率,同时降低产氢效率。利用钢渣为原料制备出钢渣源CaO,具有很好的CO2吸附吸能。在600°C、650°C和700°C下,CO2质量吸附容量分别达到了44.78%、57.35%和50.10%。浸渍法制得的Ni-Ca/Al2O3催化剂850°C还原后主要成分为金属Ni和载体Al2O3,对甲烷水蒸气重整有很好的催化效果,在700°C、S/C=4下CH4转化率>90%。以模拟焦炉煤气（CH4、CO和CO2）为原料,实验考察了Ni-Ca/Al2O3催化剂和钢渣CaO、钢渣浸出渣共同作用下,焦炉煤气水蒸气重整过程中H2增益率、CH4转化率、CO和CO2的选择性与重整温度、进气量、催化剂/吸附剂比、水碳比关联;并考察了钢渣CaO和乙酸钙煅烧CaO（AC）对吸附增强式焦炉煤气水蒸气重整过程的促进性能。1.5g钢渣CaO,4.5gNi-Ca/Al2O3催化剂,重整温度700°C,S/C=4,进气量50mL/min工况下,在反应预穿透阶段,CH4转化率达到94.33%,H2增益率达到10.8。催化剂量不变,增加吸附剂质量从1.5g到2.5g,反应预穿透阶段和穿透阶段H2增益率分别为10.21和10.19。相比于CaO（AC）作为重整反应吸附剂,使用钢渣CaO的焦炉煤气水蒸气重整反应中,预穿透阶段CH4转化率高52.77%,H2增益率高4.88;反应穿透阶段,CH4转化率高63.85%,H2增益率高5.22。2.5g钢渣CaO,4.5gNi-Ca/Al2O3,700°C,S/C=4,入口反应气量从50mL/min提高到100mL/min,在反应预穿透阶段,CH4转化率下降26.13%,H2增益率降低2.32;穿透阶段,CH4转化率下降30.85%,H2增益率降低2.75。重整反应过程,100mL/min进气量甲烷转化率和产氢效率明显低于进气量50mL/min下的实验。降低进气量会增加反应气和催化剂接触时间,促进甲烷水蒸气的重整转化,提高H2增益率。2.5g钢渣CaO,4.5gNi-Ca/Al2O3,S/C=4、50mL/min,在600°C、650°C和700°C,反应预穿透阶段CH4转化率分别为76.03%、66.27%和83.06%;H2增益率分别为9.89、9.45和10.21。2.5g钢渣CaO,4.5gNi-Ca/Al2O3,700°C,50mL/min进气量水碳比从3提升到4,预穿透阶段CH4转化率提高1.76%,H2增益率提高0.04,CO选择性下降12.52%;穿透阶段CH4转化率提高7.12%,H2增益率提高0.73,CO选择性下降11.95%。在Ni-Ca/Al2O3催化剂和钢渣CaO充分利用基础上,对钢渣浸出渣的作用进一步研究。通过重整实验发现,根据渣位不同,CO选择性从高到低分别为无渣、后置渣、混合渣和前置渣;浸出渣中的Fe对水煤气变换反应有促进作用。