載氧體
- 化學鏈氣化中準東煤灰對CaSO4載氧體改性及其作用機理
術中研究較多的載氧體主要有Cu、Fe、Ni、Mn 等金屬氧化物以及CaSO4等成本較低的非金屬礦物[1]，其中CaSO4載氧體因其價格低廉、載氧率高、無二次污染等優(yōu)點逐漸成為研究熱點[2]。Liu 等[3]在管式爐中進行了煤和CaSO4載氧體的化學鏈氣化反應性能研究，認為CaSO4載氧體是非常有潛力的CLG 載氧體。但同時研究發(fā)現，CaSO4載氧體有反應活性弱、對煤氣化催化作用弱等缺點。為了解決這些問題，前人做了大量研究。胡修德等[4]采用機械混合- 浸漬
化工進展 2023年9期2023-10-14
- Fe2（SiO3）3制 為合載成氧氣體的的熱甲力烷學化研學究鏈 部分氧化
該技術主要通過載氧體在兩個反應器之間的循環(huán)交替反復來傳遞晶格氧，從而獲得高品質合成氣。載氧體主要包括鐵基載氧體［1-4］、鎳基載氧體［5-8］、銅基載氧體［9-11］。其中，鐵基載氧體具有儲氧能力高、來源廣泛、成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點，但隨著循環(huán)次數的增加，純鐵基氧化物的磨損和團聚加劇，導致反應活性降低［12］。因此，越來越多的研究者對鐵基復合材料進行了研究。Luo 等［13］制備了鐵鈦復合載氧體，在960 ℃時甲烷轉化率接近100%；牛鵬杰［14］制備了C
石油化工 2023年1期2023-02-21
- 化學鏈燃燒鈣基載氧體研究進展
燒技術，其利用載氧體的晶格氧替代空氣中氣態(tài)氧，可無需分離設備實現燃燒過程中的原位碳捕集，具有高燃燒效率和CO2內分離特點。據測算，CLC相比傳統碳捕集技術，可降低成本約20%[4]，商業(yè)應用前景廣闊。其中，載氧體的選擇與研發(fā)是該技術的關鍵[5]。優(yōu)良的載氧體應兼顧載氧能力、反應性、循環(huán)穩(wěn)定性及成本等多方面性能。目前金屬載氧體和非金屬載氧體是2類主要載氧體，金屬載氧體主要包括NiO、FeO/Fe2O3、CuO、MnO、CoO及混合金屬氧化物，非金屬載氧體主要
潔凈煤技術 2022年12期2023-01-15
- 化學鏈制氫研究進展
2后的吸收劑和載氧體(NiO)被輸送至煅燒反應器和空氣反應器中進行再生，同時在煅燒反應器中得到高純度的CO2，避免了氣體分離帶來的能耗，空氣反應器中放出熱量可供重整反應和煅燒反應所需，上述反應見公式(6)～(9)。TRCL工藝中，載氧體首先在燃料反應器中被還原為低價態(tài)(或其對應金屬單質)，同時燃料被完全氧化生成CO2/H2O混合氣，經冷凝后得到純CO2；隨后，低價態(tài)的載氧體與水蒸氣發(fā)生反應生成H2/H2O混合氣，經冷凝后得到純H2，同時載氧體被氧化；最后載
能源研究與利用 2022年6期2023-01-05
- 化學鏈CO2部分脫氧熱力學建模及載氧體性能評價
固體中間媒介（載氧體）的促進下，將一個總化學反應分為多個獨立的子反應，并分別在多個獨立的反應器中進行的反應過程[9]。該類反應過程容易控制、產物容易分離且反應物轉化效率高，載氧體還可發(fā)揮催化劑的作用。將化學鏈技術應用于CO2資源化轉化成為一種極具吸引力的研究方向[10-11]。QⅠU等[12]制備了三元尖晶石Cu0.4Co0.6Fe2O4載氧體，利用Cu對鈷鐵載氧體還原性的促進作用，實現了650 °C下CO2分解速率達 144.6 μmol/(g?min)
天然氣化工—C1化學與化工 2022年6期2022-12-27
- 灰原位形成似長石結構提高載氧體耐磨性研究
術[1].優(yōu)良載氧體的開發(fā)是化學鏈技術發(fā)展的關鍵，載氧體以流態(tài)化形式循環(huán)于燃料與氧化反應器間，分別進行氧化和還原反應，承受機械、熱和化學等復雜交變應力沖擊，易產生裂紋并擴展，存在相分離、孔坍塌、顆粒崩解等現象[2]，導致精細顆粒淘析、工況偏離等問題[3]，嚴重影響燃燒系統穩(wěn)定性與經濟性[4].因此，耐磨性的提升與保持，是優(yōu)良載氧體開發(fā)的突破點[5].為提升載氧體耐磨性，常采用高溫煅燒或添加高硬度載體等方法來強化載氧體骨架.但溫度過高使其孔隙燒結和材料軟化決
燃燒科學與技術 2022年5期2022-10-29
- 煤化學鏈燃燒脫汞研究進展
0吸附在飛灰或載氧體表面上并以顆粒態(tài)Hg(Hgp)的形式存在，但Hg0仍是煙氣中最主要的Hg形態(tài)[11]。因此，煙氣中Hg主要有Hg0、Hg2+和Hgp三種形態(tài)[12]，其中Hg2+易溶于水，可通過濕法煙氣脫硫裝置去除[13]。Hgp也易被靜電除塵器或袋式除塵器收集[14]。然而Hg0由于易揮發(fā)且難溶于水，難以被現有污染物控制設備有效去除[15]。因此，有效治理煙氣中Hg0是解決Hg污染問題的關鍵。由于Hg0難溶于水，因此冷凝裝置僅能分離出H2O(g)，而
潔凈煤技術 2022年8期2022-08-25
- 基于銅、錳基的CaSO4復合載氧體反應活性改善的實驗研究
制NOx生成。載氧體的選取是CLC系統運行的關鍵問題之一。而在CLC[4]系統中，載氧體需滿足氧轉移容量充足、反應性好、機械完整性高、耐燒結性好、成本低、環(huán)境友好等標準。金屬載氧體具有相對較高的反應活性，但各自都存在一些問題，如：Ni[5，6]基有一定的毒性，不僅反應過程中易積碳，而且價格較高；Fe[7，8]、Cu[9，10]基反應活性不高，成本較高且易燒結；Mn[11，12]基在循環(huán)過程中顆粒磨損嚴重且反應速率較低；與這些金屬基的載氧體相比，CaSO4理
華北電力大學學報(自然科學版) 2022年4期2022-08-17
- 化學鏈鐵基載氧體磨損特性及機理研究
、空氣反應器和載氧體(Oxygen Carrier，OC)等部分組成，載氧體作為連接2個反應器交換的媒介，是CLC技術的關鍵組成部分[3-4]。在燃料反應器中，載氧體傳遞內部的晶格氧與燃料發(fā)生反應并生成CO2和H2O，僅冷凝H2O后便可以得到高濃度的CO2，實現了低能耗、高濃度捕集CO2[5-7]。經歷過還原反應后的低價態(tài)載氧體進入空氣反應器中發(fā)生吸氧的氧化反應，然后重新進入燃料反應器中開啟下一個新的循環(huán)反應。此外，CLC中反應溫度低的特點有效降低了NOx
煤炭科學技術 2022年6期2022-08-09
- 結構型載氧體固定床化學鏈重整制氫的實驗研究
反應為基礎，由載氧體在兩個反應器（還原反應器和氧化反應器）之間循環(huán)實現制氫的目的。甲烷化學鏈重整制氫過程示意圖如圖1 所示。首先，燃料反應器（或還原反應器）中的載氧體（MeO）的晶格氧不完全氧化甲烷后轉變?yōu)檫€原態(tài)（MeO）并生成H和CO，由于水蒸氣的加入也同時伴隨有水汽變換反應，因此進一步提高了反應氣中氫氣的含量。隨后，還原態(tài)的載氧體循環(huán)進入空氣反應器（氧化反應器）中，被空氣氧化為氧化態(tài)，同時放出大量的熱量。重整反應為吸熱反應，載氧體在兩個反應器中交替，可
能源研究與信息 2022年2期2022-08-05
- Fe2O3修飾CaSO4/Ben載氧體化學鏈燃燒反應特性
。CLC技術中載氧體在兩個相互連通的燃料反應器和空氣反應器之間循環(huán)[2]，或在單個流化床內間歇運行循環(huán)[3]。載氧體在燃料反應器中為燃料供氧，隨后進入空氣反應器中氧化再生[4]，如此循環(huán)以避免燃料與空氣直接接觸，提高尾氣中CO2的富集程度，并抑制NOx的生成，從而降低CO2捕集成本。尋找具有載氧量高、熱穩(wěn)定性能好、氧化還原反應性高和價廉易得、環(huán)境友好的載氧體是發(fā)展CLC技術的關鍵[5]。CaSO4因載氧量高、成本低和環(huán)境友好被廣泛關注，但應用時存在機械強度
華東理工大學學報(自然科學版) 2022年3期2022-07-06
- 改性BaFe2O4載氧體生物質化學鏈氣化特性
質的熱解產物與載氧體發(fā)生氧化還原反應進一步裂解為小分子氣體[4-6]，目前已開發(fā)出Cu、Fe、Ni、Ca、Co 等多種金屬氧化物作為生物質氣化過程的載氧體[7-11]。其中鐵基載氧體的研究最為廣泛，鐵基載氧體具有高穩(wěn)定性、價格低廉[12-13]等優(yōu)點，但鐵基載氧體在較高的溫度下才具備較好的活性，一定程度上限制了鐵基載氧體的使用[14]。針對鐵基載氧體的不足，添加其他金屬對鐵基載氧體改性是研究的主流，眾多研究表明，雙金屬或多金屬之間具有協同作用，能有效提高載
化工學報 2022年3期2022-03-24
- CuO修飾Fe基載氧體的錫盟褐煤化學鏈燃燒特性分析*
接觸，而是利用載氧體傳遞氧和熱量，通過兩步化學反應完成燃燒過程，由于燃燒過程中燃料與空氣無直接接觸，避免了燃料型NOx的生成，且能實現化學能的梯級利用[1-3]。在固體燃料化學鏈燃燒方面，OSCAR et al[4]采用鈦鐵礦作為載氧體，以松木作為燃料，在功率為1.5 kW串行流化床中進行了55 h的燃燒實驗，發(fā)現鈦鐵礦在生物質化學鏈燃燒實驗中具有很高的還原能力，且在持續(xù)循環(huán)過程中不會發(fā)生團聚燒結現象。沈天緒等[5]在功率為5 kW雙級燃料反應器進行煤的化
煤炭轉化 2022年2期2022-03-14
- Mg修飾Fe/Al載氧體煤化學鏈制氫
三部分，通過載氧體進行氧傳遞。CLHG的優(yōu)勢在于燃料與空氣不接觸，以載氧體中的晶格氧作氧源，能夠制備高純氫并高效捕集碳，同時節(jié)省了傳統制氫工藝中必要的PSA 以及水煤氣變換裝置（WGS），大幅降低制氫的成本。燃料與載氧體的固-固接觸效率較低，導致反應性能不高，因此需要開發(fā)反應性和穩(wěn)定性優(yōu)異的載氧體。載氧體的研究眾多，Solunke等比較了化學鏈重整制氫中不同載氧體的性能，結果表明FeO的反應性能良好、成本低，是目前最有前途的載氧體。針對化學鏈制氫過程，L
化工進展 2022年2期2022-03-09
- 化學鏈重整制氫NiO-CeO2/γ-Al2O3復合載氧體的性能
和燃料反應器，載氧體在兩個反應器之間循環(huán)實現氧的轉移，且燃燒溫度比傳統燃燒溫度低，具有更高的能量利用效率。研究人員把化學鏈和制氫技術相結合形成一種新的制氫方法：甲烷化學鏈重整（chemical looping reforming，CLR）制氫，可以獲得高濃度H，并且具有低成本、低能耗和流程簡單等優(yōu)點。CLR 制氫以甲烷為還原劑，在燃料反應中與水蒸氣、氧化態(tài)載氧體（MeO）發(fā)生重整反應生成高濃度H和CO，而后失去晶格氧的載氧體（Me）在空氣反應器中發(fā)生氧化反
化工進展 2022年1期2022-02-12
- 鐵基載氧體輔助無煙煤焦富氧燃燒動力學分析
鑒化學鏈燃燒中載氧體傳遞氧的思路，提出“載氧體輔助燃燒（oxygen carrier aided combustion,OCAC）”的方法來解決流化床內O2分布與煤燃燒不匹配的難題。該體系下，傳統的惰性床料被金屬載氧體MexOy-1替代，MexOy-1與O2發(fā)生氧化反應生成MexOy避免局部O2濃度過高和煤燃燒超溫，MexOy則為欠氧環(huán)境下的煤顆粒燃燒提供氧，生成MexOy-1減少不完全燃燒損失。Chalmers理工大學在12 MW（熱功率）循環(huán)流化床上測
化工學報 2022年1期2022-01-26
- 鐵基載氧體煤化學鏈制氫的強化反應
入燃料反應器，載氧體(oxygen carrier，OC)提供晶格氧后發(fā)生化學鏈氣化，燃料部分氧化得到合成氣，經過轉變反應器和變壓吸附裝置后得到高純氫[13-14]。目前，對CLR工藝的研究較多，但是該工藝復雜，且后續(xù)裝置耗能較多，還需進一步完善。HLG工藝是將燃料和水蒸氣直接氣化，通過化學鏈燃燒進行碳捕集并提供熱量[15]。陽紹軍等[16]用CaO吸收甲烷重整和水煤氣變換產生CO2，化學鏈燃燒使用NiO作載氧體，模擬計算氫氣體積分數為93.23%。蔣景周
中國粉體技術 2022年1期2022-01-13
- 復雜氧化物載氧體的調變策略及在過程強化中的應用
鏈流程通常利用載氧體將總反應拆分為兩個（或多個）子反應，并通過載氧體實現氧氣/氧離子的傳遞，從而實現產物分離、能量梯級利用等目的[18-21]。經過最近二十年的飛速發(fā)展，化學鏈技術已經逐漸從最初的燃料燃燒領域擴展到眾多其他化工與能源生產領域，如燃料氣化與重整、空氣分離、催化脫氫、水裂解等[8，22-30]。由于不同的氧化還原反應中反應物與反應條件等存在著顯著的差異，因此，設計與選擇合適的載氧體是能否實現不同化學鏈過程的先決條件。量子化學、高通量計算以及機器
化工學報 2021年12期2022-01-10
- 赤泥-銅礦石復合載氧體用于煤化學鏈氣化性能研究*
泥-銅礦石復合載氧體用于煤化學鏈氣化性能研究*劉思琦1,2，何 方1，趙 坤2?，趙海波3，黃 振2，魏國強2，楊 文1（1. 桂林理工大學 化學與生物工程學院，廣西 桂林 541004；2. 中國科學院廣州能源研究所，中國科學院可再生能源重點實驗室，廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應用重點實驗室，廣州 510640；3. 華中科技大學，煤燃燒國家重點實驗室，武漢 430074）煤化學鏈氣化制合成氣是一種資源利用率高、環(huán)境污染低、節(jié)能環(huán)保的新型氣化技術，
新能源進展 2021年5期2021-11-03
- 有機固體廢棄物化學鏈氣化技術研究進展
，而是通過作為載氧體的金屬或非金屬氧化物為固體燃料提供晶格氧，使燃料部分氧化以產生高品質合成氣。該過程主要分兩步進行：第一步是載氧體在燃料反應器中發(fā)生還原反應，為燃料提供晶格氧，促使固體燃料氣化產生合成氣，同時載氧體被還原成低價氧化物或單質；第二步是被還原后的載氧體送入空氣反應器中，發(fā)生氧化反應，被空氣氧化恢復晶格氧至初始態(tài)，然后氧化后的載氧體被送入燃料反應器。載氧體在2個反應器內循環(huán)往復，以實現化學鏈氣化過程，其原理如圖1 所示。與常規(guī)氣化技術相比，化學
石油學報（石油加工） 2021年3期2021-05-14
- NiFeAlO4載氧體制備及煤化學鏈燃燒反應特性
。在此過程中，載氧體不僅可提供氧源，還可作為熱載體在空氣反應器和燃料反應器之間循環(huán)；同時載氧體還可作為焦油裂解、煤焦氣化等反應的催化劑。因此，高性能載氧體的研究是煤化學鏈燃燒技術的重點和難點。目前化學鏈燃燒系統中研究較多的載氧體包括鐵、鎳、銅、錳等金屬氧化物[5-7]，Idziak、Hu等[8-9]從不同角度對各種金屬氧化物載氧體的組成、結構、改性及應用進行了詳細總結。鐵基載氧體因其價格低廉、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點受到研究者的廣泛關注[10-15]，被認
潔凈煤技術 2021年2期2021-04-08
- 煤化學鏈燃燒載氧體研究進展
近年來固體金屬載氧體的研究進展，討論載氧體和燃料的反應路徑、機理和潛在的問題，并對未來研究方向進行展望。1 煤的化學鏈燃燒反應途徑1.1 煤的原位氣化化學鏈燃燒的反應途徑煤的化學鏈燃燒由3個主要部分構成：燃料反應器、氧化反應器、載氧體，3者關系如圖1所示。在原位氣化化學鏈燃燒(Gasification chemical looping combustion,iG-CLC)過程中，高溫下，煤首先被熱解生成煤焦(C)和氣體揮發(fā)物(CO、H2、CH4等)。氣體揮
潔凈煤技術 2021年2期2021-04-08
- 鐵基載氧體化學鏈CH4/CO2轉化研究進展
提出了基于循環(huán)載氧體的新型燃燒技術，該技術使用燃料反應器和空氣反應器，燃料在燃料反應器中還原載氧體，被還原載氧體在空氣反應器中被空氣氧化再生，將燃燒反應分成了2個獨立的子反應，降低了燃燒過程的不可逆性，實現了CO2生成物與N2的自分離，這項技術是現代化學鏈技術的雛形[8]。近年來，化學鏈技術因為工藝流程簡單、效率高受到越來越多的關注，衍生了多種技術，目前主要有化學鏈燃燒、化學鏈氣化、化學鏈重整、化學鏈制氫、化學鏈制氨、化學鏈氧化脫氫等[9?11]?；瘜W鏈技
中南大學學報（自然科學版） 2021年1期2021-02-22
- 化學鏈過程中Cu低濃度摻雜改性Fe-基載氧體反應性能：實驗與理論模擬
1）引 言高效載氧體是當前化學鏈技術從基礎研究實現工業(yè)應用的重要物質基礎?；瘜W鏈技術[1]是一種新型能源高效、清潔轉化利用技術，具有CO2有效捕集優(yōu)勢。該技術借助載氧體[2-3]氧傳輸和載熱作用，分別與燃料和空氣在燃料反應器和空氣反應器中反應，中間省去空分裝置，實現燃料清潔、高效轉化，可有效控制污染物的產生和排放。因此，化學鏈技術具有廣闊的應用前景[4-5]。實現該技術的關鍵是高效載氧體的選擇。高效載氧體要求載氧率高、反應性能好和循環(huán)性能穩(wěn)定。因此，高效載
化工學報 2020年11期2020-11-18
- LaMn1-x-yFexCoyO3-δ鈣鈦礦載氧體用于化學鏈部分氧化
金屬氧化物作為載氧體，利用其中的晶格氧替代純氧作為氧源實現甲烷部分氧化制合成氣。該工藝過程主要分兩步進行：首先，具有活性的載氧體暴露在燃料反應器的還原性氣氛中，載氧體顆粒吸收熱能，在高溫下產生氧離子和空位，在化學勢梯度差驅動下氧陰離子從體相中擴散遷移至表面，而氧的化學勢梯度被電子逆流平衡，以保持整體電荷平衡[10]。CH4吸附在載氧體表面發(fā)生系列脫氫反應并產生C 和H 原子，H原子結合形成H2，C 原子與表面O 原子結合形成CO，同時，載氧體被還原為低價態(tài)
化工學報 2020年11期2020-11-18
- 化學鏈氣化過程中CuFe2O4/SiO2載氧體的反應性能及次煙煤的結構演變
對空氣反應器的載氧體還原反應速率較慢，這使得燃料反應器內未反應的碳被氣流攜帶至空氣反應器內，從而降低了整個體系的氣化效率[3-7]。因此，提高煤的氣化反應速率是化學鏈氣化技術需要解決的關鍵問題。載氧體是化學鏈氣化過程的關鍵因素之一。到目前為止，合適的載氧體主要分布于化學元素周期表第四周期的過渡金屬元素中，以Fe、Mn、Ni、Cu和Co為代表。Guo等[1]提出的耦合催化氣化多功能鐵基復合載氧體(或鉀鈉修飾的鈣基等)，可有效提高煤氣化的反應速率。但是在循環(huán)過
石油學報（石油加工） 2020年4期2020-09-27
- 制備過程對Cu-Fe復合載氧體特性的影響
和燃料反應器。載氧體在這2個反應器之間循環(huán)反應，進行氧與熱的傳輸和交換，實現化學鏈系統的運轉[2]。在燃料反應器中，燃料完成轉化，只生成CO2和H2O，而后在燃料反應器出口，將H2O冷凝后得到純CO2，實現CO2的分離；同時，載氧體被燃料還原。還原后的載氧體循環(huán)進入空氣反應器中，與空氣反應器中的氧氣反應，實現載氧體的氧化和再生。載氧體是化學鏈系統運行的關鍵因素，需具有高還原氧化活性、抗燒結、價格低廉和環(huán)境友好等特性。目前，載氧體通常為金屬氧化物，如NiO、
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 堿金屬摻雜對NiFeAlO4載氧體結構及反應特性的影響
鏈燃燒技術中，載氧體作為攜帶氧和熱量的載體，是化學鏈燃燒技術的核心，其理化性質直接影響整個化學鏈燃燒系統的反應性能[1-4]，因而高性能載氧體的開發(fā)一直是化學鏈燃燒技術研究的重點和難點。目前化學鏈燃燒系統中研究較多的載氧體包括鐵、鎳、銅、錳等金屬氧化物[5-8]，其中，鐵基載氧體由于資源豐富、環(huán)境友好、價格低廉等優(yōu)點受到研究者的廣泛關注[9-14]，被認為是非常有工業(yè)應用前景的載氧體。但鐵基載氧體因反應活性相對較差而限制了其應用，主要表現在以下2個方面：(
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 基于改性鐵礦石載氧體的煤化學鏈轉化
燃燒方式，通過載氧體在燃料反應器與空氣反應器間的交替循環(huán)實現氧的轉移，可以分步完成燃燒過程，實現能量的梯級利用[1]。與傳統煤燃燒相比，煤化學鏈燃燒具有一些潛在的優(yōu)點[2]：1)減少了燃燒過程中的損，具有更高的能源利用效率；2)避免了煤與空氣直接接觸，降低了氮氧化物的產生；3)可在近零能耗情況下實現煙氣中CO2的內分離。因此，煤化學鏈燃燒具有良好的應用前景。載氧體作為攜帶氧和熱量的介質，其理化性質直接決定了化學鏈燃燒系統的性能?；瘜W鏈燃燒中的載氧體要具有良
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 一種銅鐵鋁復合載氧體化學鏈燃燒性能
統(CLC)中載氧體首先被燃料(例如煤、甲烷、CO或生物質等)還原生成貧氧狀態(tài)，同時燃料被氧化成水蒸氣和CO2，通過水蒸氣冷凝可以獲得純凈的CO2。隨后，載氧體被空氣重新氧化至富氧狀態(tài)同時釋放出熱量，再進行下一次的化學鏈循環(huán)?；瘜W鏈技術中，氧化銅的晶格氧活性遠高于氧化鐵[4]?；谘趸~的高反應活性以及以上研究結果，筆者制備了一種用于化學鏈燃燒系統的 Cu-Fe-Al-O 復合載氧體，并通過固定床反應器探究了該載氧體的燃燒性能。在此基礎上，又探究了在4種還
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 銅/鐵復合載氧體對煤化學鏈轉化反應活性和碳微晶結構的影響
，其原理是利用載氧體攜帶的晶格氧和熱量完成煤的氣化反應[2-6]。載氧體是CLG過程的關鍵[7]。合適的載氧體主要分布于化學元素周期表第四周期的過渡金屬元素中，以Fe、Mn、Ni、Cu和Co[8]為代表。其中，銅/鐵復合載氧體因其成本優(yōu)勢在化學鏈技術應用過程中備受關注[9]。Evdou等[10]通過固相反應合成了一系列鐵基復合載氧體MeFe2O4(Me為Mn、Ni、Zn、Co或Cu)，并系統地比較了它們在CH4氧化中的性能，研究發(fā)現Cu/Fe復合載氧體具有
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 溶膠-凝膠法制備NiFe2O4載氧體及其化學鏈制氫反應性能
首先在FR中，載氧體與燃料反應，生成合成氣或終端產物CO2與H2O，其自身被還原為金屬單質或低價態(tài)金屬氧化物；然后載氧體進入SR中，金屬單質或低價態(tài)金屬氧化物與水蒸氣發(fā)生部分氧化，生成高純H2；被部分氧化的載氧體進入AR再生，完成一個化學鏈制氫過程?；瘜W鏈制氫產物H2純度較高、無需額外催化劑、工藝簡單，環(huán)境友好，具有較好的應用前景。高活性載氧體是化學鏈制氫的關鍵。當前，國內外研究較多的載氧體主要集中在Ni、Cu、Fe、Mn等單一或復合金屬氧化物[4-10]
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 基于錳礦石載氧體的寧東煤化學鏈燃燒特性
熱點。CLC中載氧體(通常為金屬氧化物MeOα)在燃料反應器與空氣反應器之間循環(huán)，傳遞反應所需要的晶格氧與熱功率，因空氣與燃料分隔而達到CO2易于分離捕集的目的[4-5]，其循環(huán)過程如圖1所示。發(fā)展至今，化學鏈技術的研究已經由氣體燃料燃燒、重整拓展到了固體燃料、液體燃料的燃燒、氣化、重整，甚至制氧、制氫等領域。圖1 煤化學鏈燃燒循環(huán)原理圖Fig. 1 Schematic diagram of coal CLC cycleAR—Air reactor; FR
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 部分氧解耦煤化學鏈燃燒中硫的演化與分布
，其通過高活性載氧體代替空氣，可以在保證煤高效利用和NOx有效減排的前提下，實現燃煤CO2的低成本在線捕集，具有極大的學術研究意義和應用前景[1]。以CuFe2O4作為載氧體的部分氧解耦煤化學鏈燃燒(CLPOU)技術是Fe2O3基CLC技術與CuO基氧解耦化學鏈技術(CLOU)的有機結合，在集成單金屬載氧體各自優(yōu)點的基礎上，CuFe2O4既能直接分解釋放O2、又能進一步傳遞殘余Fe2O3中晶格氧，對煤的充分轉化非常有利，極具發(fā)展?jié)摿蛻脙r值。然而，硫元素
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 氬氣氣氛下銅基載氧體前驅體煅燒過程中氮氧化物的釋放特性
和燃料反應器。載氧體在2個反應器之間起到傳遞氧和熱量的作用，故載氧體的選擇對實現燃料的完全燃燒非常關鍵。理論上，在燃料反應器中，燃料和載氧體反應生成CO2和H2O，燃料反應器的尾氣經過簡單的冷凝，得到高濃度的CO2，可實現CO2的低能耗分離和收集。被還原的載氧體進入空氣反應器中被空氣氧化，之后重新進入燃料反應器中進行循環(huán)反應[1-2]。用于化學鏈燃燒的載氧體有多種,主要有人工合成載氧體和天然礦石，前者主要包括金屬載氧體和非金屬載氧體[3-4]。通常情況下，
石油學報（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- Fe/CaO載氧體作用下生物質化學鏈氣化研究
金屬氧化物作為載氧體，為氣化過程供氧，提出了生物質化學鏈氣化技術。生物質化學鏈氣化技術是一種新的、高效的氣化技術，其基本原理是以載氧體中的晶格氧代替氣化劑的分子氧參與反應，通過控制載氧體與生物質的比例得到以H2和CO為主要成分的合成氣[3-4]。在這個過程中，載氧體能夠循環(huán)使用，降低了成本；空氣反應器中載氧體的氧化反應是一個放熱過程，反應放出的熱量被載氧體帶到燃料反應器中為燃料的氣化提供熱量，使得整個反應無需外加熱源就能連續(xù)進行；此外，載氧體能起到催化的作
山東科學 2019年5期2019-10-18
- 草木灰水溶液改性天然貧鐵礦載氧體試驗研究
，還原性氣體與載氧體發(fā)生還原反應，成為CO2和H2O(氣)；空氣和還原態(tài)的載氧體在空氣反應器中發(fā)生氧化反應，成為貧氧空氣。載氧體在燃料反應器和空氣反應器之間循環(huán)，有效避免了燃料與空氣直接接觸，可以實現CO2的高濃度富集，降低了煙氣處理捕集CO2的成本[1]。在眾多的載氧體材料中，天然鐵礦石因其價格低廉、來源廣泛的特點受到越來越多研究者的青睞。顧海明等[2-3]選擇赤鐵礦作為載氧體，試驗結果表明赤鐵礦具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性和較高的機械強度。然而，天然鐵礦石載氧
發(fā)電設備 2019年3期2019-08-13
- CuFe2O4載氧體的釋氧特性及其對煤化學鏈氣化的影響
CuFe2O4載氧體的釋氧特性及其對煤化學鏈氣化的影響張?將，沈來宏，馮?璇，王璐璐(東南大學能源熱轉換及其過程測控教育部重點實驗室，南京 210096)采用燃燒合成法制備了CuFe2O4載氧體材料，通過TGA和流化床研究了CuFe2O4載氧體在不同溫度下的釋氧特性及其對煤化學鏈氣化的影響，并對載氧體物相組成的變化規(guī)律進行了XRD分析．結果表明，低于1179.7℃時，CuFe2O4中最多有16.7%的晶格氧轉化為氣相氧；在750～950℃內，CuFe2O4
燃燒科學與技術 2019年3期2019-06-12
- 基于CuFe2O4載氧體的羊腸煤化學鏈氣化特性
燒相似[6]。載氧體是煤化學鏈氣化的關鍵[7]。在煤化學鏈氣化反應體系中，除了要求載氧體循環(huán)穩(wěn)定性好、價格低廉、來源廣泛和環(huán)境友好外，還需載氧體具有一定的催化功能[8]和適中的氧化能力[9]，可以將煤氣化中間產物的碳氫元素盡可能地轉化為CO和H2，減少CO2和H2O的生成。目前已開發(fā)的載氧體有銅基[10]、鐵基[11-12]和鈣基[13]等，但銅基載氧體容易燒結、鐵基載氧體反應性能較低，鈣基(CaSO4)載氧體釋放有害含硫氣體。為了克服上述單一金屬載氧體的
石油學報（石油加工） 2019年3期2019-05-21
- 基于CoFe2O4載氧體的生物質化學鏈氣化熱力學分析及實驗研究
化技術，其中，載氧體為燃料提供氣化反應所需的氧，通過控制燃料和載氧體的質量比，可以制備較高品質的合成氣。與傳統的生物質氣化工藝相比，CLG具有成本低、熱值高、焦油含量低等優(yōu)點[2-4]。載氧體是CLG技術的關鍵，與整個反應系統的運行緊密相關[5]。目前，Fe、Co、Cu、Mn等[6-9]金屬氧化物，CaSO4[10]以及鈣鈦礦型載氧體[11]在化學鏈技術中研究較多。鐵基載氧體反應活性較高且成本相對較低[12]，但是其載氧能力不夠高。針對鐵基載氧體的不足，對
燃料化學學報 2019年3期2019-04-03
- 直接球磨法制備鈰基載氧體用于甲烷化學鏈重整制合成氣性能研究
在燃燒過程中由載氧體直接向燃料提供所需的氧；避免了燃料與空氣的直接接觸，根除了氮氧化物的產生，實現了二氧化碳的內捕集[1]?；瘜W鏈重整技術是基于化學鏈燃燒技術的基礎上提出的，由載氧體提供晶格氧來替代反應所需的分子氧，得到預期的目標產物合成氣（H2+CO）。在化學鏈重整過程中通過控制晶格氧和燃料的比例，使燃料發(fā)生部分氧化生成CO和H2[2-6]。載氧體在兩個反應器中循環(huán)使用，在燃料反應器中發(fā)生還原反應，為重整反應提供了所需的晶格氧，被還原的載氧體在空氣反應器
天然氣化工—C1化學與化工 2019年6期2019-02-18
- 化學鏈重整中鈰基載氧體的熱分析動力學研究
術，該技術利用載氧體中的晶格氧來代替分子氧，為燃料提供所需的氧元素[1-5]。其反應過程為：第一步在燃料反應器中甲烷與載氧體發(fā)生部分氧化反應生成合成氣；第二步在氧化反應器中被還原的載氧體被氧化，恢復含氧量。相比于傳統的甲烷部分氧化重整（POM）制合成氣工藝，該工藝在相對較低的溫度下進行反應，整個體系為微放熱過程，減少了能量消耗；甲烷和氧不直接接觸，避免了爆炸危險；使用載氧體中的晶格氧代替氧氣，避免了純氧設備的使用，節(jié)省了資金成本[6-8]。設計和制造合適的
天然氣化工—C1化學與化工 2019年6期2019-02-18
- 化學鏈燃燒工藝中載氧體的研究進展
出[3]。通過載氧體吸收空氣中的氧氣轉化為載氧體內部的晶格氧，在高溫條件下，燃料與載氧體內的晶格氧或載氧體高溫分解的O2反應放出熱量，燃燒過程中金屬氧化物(Me/MeO)載氧體在燃料反應器中被燃料(合成氣或天然氣)還原成Me及在空氣反應器中被空氣氧化成MeO，還原和氧化交替進行，避免了燃燒過程中燃料和空氣的直接接觸，因無空氣中N2參與，CO2分離儲存，減少了燃料型NOx的生成[4]，且通過載氧體的梯級還原實現了燃料的梯級利用[5]，因此CLC具有CO2內分
潔凈煤技術 2018年5期2018-10-15
- 煅燒參數對硫酸渣化學鏈燃燒反應特性的影響
攜帶氧源的固體載氧體材料通過在2個反應器(燃料反應器和空氣反應器)之間的“釋氧-吸氧”循環(huán)實現煤炭的間接燃燒,有效提高了煤炭化學能的梯級利用和系統能量利用效率[3]。在燃料反應器內,煤首先在氣化劑(H2O或CO2)作用下氣化生成以CO、H2和CH4為主的產物,然后與載氧體釋放的晶格氧反應生成CO2和H2O(式(1)),經簡單冷凝去除H2O后便可獲得高純CO2氣體。經過“釋氧”后的載氧體循環(huán)進入空氣反應器后獲得空氣中的O2,重新實現載氧體的“釋氧”功能(式(
潔凈煤技術 2018年1期2018-03-03
- Cu/Si載氧體氧解耦反應動力學研究
9)Cu/Si載氧體氧解耦反應動力學研究王 坤，于慶波，劉金霖, 欒偉鵬(東北大學 冶金學院，沈陽 110819)通過機械混合法制備了Cu/Si載氧體并進行了表征，利用熱重技術研究了5，10，15和20 ℃·min-1的升溫速率下載氧體的氧解耦反應特性，并采用Coats-Redfern和Starink兩種方法進行了動力學分析.載氧體物相組成主要包括CuO和SiO2，制備過程中Cu-Si的復合化合物未形成；顆粒中CuO和SiO2交錯分布，SiO2的添加能有效
材料與冶金學報 2017年4期2018-01-10
- 鉀鈉共修飾鐵礦石載氧體的反應特性試驗
法共修飾鐵礦石載氧體，在流化床上研究了K-Na負載量、反應溫度和循環(huán)次數對載氧體性能的影響。結果表明：堿金屬K-Na共修飾鐵礦石的CO累積轉化率顯著高于純鐵礦石；溫度對載氧體反應活性影響顯著；K和Na在循環(huán)過程中對鐵礦石活性的修飾效果保持穩(wěn)定；5Na1K-Fe和1Na5K-Fe的活性高于3Na3K-Fe。堿金屬； 載氧體； 浸漬法； 鐵礦石全球變暖改變了地球環(huán)境，造成了一系列自然災害的發(fā)生，給世界各國帶來了巨大的經濟損失，而控制和減少化石燃料燃燒所產生的溫
發(fā)電設備 2017年6期2017-11-21
- 草木灰水溶液改性的天然貧鐵礦載氧體的反應性能
性的天然貧鐵礦載氧體的反應性能胡曉雨，金保昇，王曉佳，王旭東，朱小明（東南大學，能源熱轉換及其過程測控教育部重點實驗室，能源與環(huán)境學院，江蘇 南京 210096）化學鏈燃燒是一種基于CO2零排放理念的無焰燃燒技術，能夠提高CO2捕集效率。本文選用一種天然貧鐵礦作為載氧體，在熱重分析儀上采用CO作為還原氣考察了其反應特性。為了減輕載氧體表面的燒結情況，本文提出了采用草木灰水溶液對天然貧鐵礦載氧體進行改性，并對改性后載氧體進行短時間、多次數氧化還原循環(huán)實驗研究
化工進展 2017年11期2017-11-09
- 基于ASPEN PLUS煤鏈式燃燒的過程模擬
軍摘 要：根據載氧體CaAlFe的實驗結果，用Aspen Plus構建煤鏈式燃燒模型，通過燃燒模型的構建，對以CaAlFe為載氧體的煤鏈式燃燒中試裝置提供物料衡算及能量衡算參考，同時，通過煤鏈式燃燒模型對產品組分進行優(yōu)化，探尋不同的工藝參數對不同煤鏈式燃燒過程的影響。關鍵詞：煤鏈式燃燒；載氧體；Aspen Plus1 前言20世紀80年代，德國科學家Richter等提出化學鏈燃燒的概念，該技術具有非常高的能量利用率，沒有NOX等污染物的排放。自1983年德
中國化工貿易·上旬刊 2017年8期2017-09-10
- 甲烷化學鏈重整制合成氣的研究進展
，分析了近幾年載氧體主要制備工藝的利弊，提出一些解決思路，最后指出了開發(fā)適合載氧體規(guī)?；苽涞膬?yōu)質工藝，制備出高效、經濟、環(huán)境友好的載氧體。甲烷；合成氣；化學鏈重整；載氧體甲烷是常規(guī)天然氣、煤層氣、甲烷水合物和沼氣的主要成分。沼氣屬于碳氫化合物，是可再生資源；另外地球上碳氫資源儲量也很豐富，是未來煤炭和石油的理想替代資源[1]，其污染程度要遠低于石油和煤炭，具有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)點，所以以甲烷碳氫資源為原料的化學轉化利用技術對于未來資源開發(fā)利用具有
地下水 2017年4期2017-08-28
- NiFe2O4為載氧體的生物質半焦化學鏈燃燒熱力學模擬研究*
iFe2O4為載氧體的生物質半焦化學鏈燃燒熱力學模擬研究*劉 帥1，2，3，4，黃 振1，2，3，何 方1，2，3?，鄭安慶1，2，3，沈 陽1，2，3，4，李海濱1，2，3（1. 中國科學院廣州能源研究所，廣州 510640；2. 中國科學院可再生能源重點實驗室，廣州 510640；3. 廣東省新能源和可再生能源研究開發(fā)與應用重點實驗室，廣州 510640；4. 中國科學院大學，北京 100049）本文建立了以鐵酸鎳（NiFe2O4）為載氧體的生物質半焦
新能源進展 2016年3期2016-08-13
- Co-Fe2O3[104]鐵基載氧體優(yōu)化體系作用下褐煤化學鏈燃燒特性
[104]鐵基載氧體優(yōu)化體系作用下褐煤化學鏈燃燒特性覃吳，侯翠翠，張俊姣，肖顯斌，程偉良，董長青，楊勇平 （華北電力大學生物質發(fā)電成套設備國家工程實驗室，北京 102206）摘要：前期研究發(fā)現高彌勒指數晶面載氧體Fe2O3[104]具有高的化學鏈燃燒反應特性，且Co對煤及其熱解中間產物具有催化氣化和催化轉化作用。通過正交實驗優(yōu)化制備Co-Fe2O3[104]/Al2O3載氧體體系結構，開展Co-Fe2O3[104]/Al2O3與褐煤的化學鏈燃燒，揭示載氧體
化工學報 2016年4期2016-07-04
- KNO3 修飾鐵礦石化學鏈制氫試驗研究
成.還原過程中載氧體被通入的還原性氣體還原，制氫過程中還原態(tài)的載氧體與水蒸氣反應并制取氫氣.CLHG 過程的優(yōu)點［1］:①系統比較簡單;②可以制備高純度的H2.在化學鏈制氫過程中，載氧體需要具備2 個重要的特點［2］:①能夠和還原性氣體反應且還原得到的金屬氧化物或金屬單質應具備較高的產氫性能［3］;②從經濟性的角度，載氧體容易從自然界中獲得，且在多次循環(huán)中有較高的穩(wěn)定性.已有研究表明，Fe2O3被認為是化學鏈制氫過程中的最佳載氧體［4-6］.在基于Fe2O
東南大學學報（自然科學版） 2015年6期2015-03-12
- 不同負載鐵基載氧體的制備與性能研究
［5］等特點。載氧體是化學鏈燃燒(CLC)系統的關鍵組成部分，載氧體的制備是化學鏈系統的基礎。載氧體的組成、反應活性、循環(huán)性能是影響化學鏈燃燒系統運行的重要因素。載氧體由活性組分及惰性載體組成?；钚越M分在還原過程中與氣體燃料反應，生成的還原態(tài)載氧體再與空氣進行氧化反應，再生成氧化態(tài)的活性組分，如此循環(huán)的進行氧化還原過程?；钚越M分在整個反應過程中起到傳氧媒介的作用，將傳統的一步燃料燃燒反應分解成為兩步氣固反應。載氧體活性組分的研究主要集中在 Ni、Mn、Fe
應用化工 2014年6期2014-05-14
- 煤化學鏈轉化技術研究進展
氣化反應分解為載氧體在兩個反應器中的氧化和還原兩個反應過程?；瘜W鏈將一步反應分解為兩步反應可以減小傳統燃燒或氣化反應的熱力學不可逆性，從而提高了能源利用率。另外，兩反應器內的反應溫度相對較低，可以有效控制NOx的生成。因此，具有內分離CO2特性的化學鏈燃燒（chem ical looping combustion，CLC）被認為是最具前景的CO2捕獲技術，具有熱力學優(yōu)勢的化學鏈燃燒、化學鏈氣化（chemical looping gasification，C
化工進展 2014年6期2014-03-04
- 基于鐵基載氧體串行流化床煤化學鏈燃燒的滯流化現象
量消耗,它利用載氧體在2個反應器(空氣反應器和燃料反應器)之間交替反應以實現氧的傳遞,從而避免了空氣與燃料的直接接觸.燃料反應器出口產物為CO2和H2O,經過冷凝和干燥后得到純凈的CO2,從而實現CO2的內分離．由于載氧體是影響化學鏈燃燒的關鍵因素,因而好的載氧體應具有足夠高的反應活性、機械強度和抗燒結能力，且環(huán)境友好及價格低廉等．目前主流載氧體包括鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)和錳(Mn)等金屬的氧化物以及CaSO4．國內外研究機構利用熱
東南大學學報（自然科學版） 2013年3期2013-12-22
- 鈣基復合載氧體的制備及反應性能
。以金屬氧化物載氧體（MeO）為例，其原理示意圖見圖 1。該技術將傳統的燃料與空氣直接接觸反應借助于載氧體的作用分解為2個氣-固反應，燃料與空氣無需接觸，由載氧體將晶格氧傳遞到燃料中?？刂?span id="syggg00" class="hl">載氧體與燃料的比值可以避免過量燃料被完全氧化生成 CO2和H2O，而是得到以CO和H2為主要組分的合成氣。合成氣沒有被N2稀釋，不需要常規(guī)的分離裝置，節(jié)約了能量，從而提高了系統效率。另外，由于無火焰的氣-固反應溫度低于常規(guī)的氣化溫度，因而可控制熱力型NOx的生成。載氧體對
化工進展 2013年10期2013-10-11
- Fe2O3為載氧體的煤／秸稈化學鏈燃燒循環(huán)特性研究
利用率［2］.載氧體是制約化學鏈燃燒效率的關鍵因素，目前研究中應用的主流載氧體為金屬氧化物，如Ni、Fe、Cu、Mn、Co、Zn基氧化物等，而非金屬氧化物載氧體（如CaSO4）等也逐漸投入應用.由于氣體燃料的化學鏈反應比固體燃料與載氧體的反應迅速且效率高，目前化學鏈燃燒的研究主要以合成氣、CH4、CO和 H2等氣體燃料［3－4］為主.因固體燃料廉價和豐富，對煤、生物質等燃料化學鏈燃燒的研究更具有實際意義，但固體燃料帶入的灰分會影響載氧體的性能，使得化學鏈反
動力工程學報 2013年11期2013-09-22
- 基于鐵基載氧體串行流化床煤化學鏈燃燒的滯流化現象
量消耗，它利用載氧體在2 個反應器(空氣反應器和燃料反應器)之間交替反應以實現氧的傳遞，從而避免了空氣與燃料的直接接觸.燃料反應器出口產物為CO2和H2O，經過冷凝和干燥后得到純凈的CO2，從而實現CO2的內分離.由于載氧體是影響化學鏈燃燒的關鍵因素，因而好的載氧體應具有足夠高的反應活性、機械強度和抗燒結能力，且環(huán)境友好及價格低廉等.目前主流載氧體包括鎳(Ni)、鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)和錳(Mn)等金屬的氧化物以及CaSO4.國內外研究機構利用
東南大學學報（自然科學版） 2013年3期2013-03-13