载氧体
- 化学链气化中准东煤灰对CaSO4载氧体改性及其作用机理
术中研究较多的载氧体主要有Cu、Fe、Ni、Mn 等金属氧化物以及CaSO4等成本较低的非金属矿物[1]，其中CaSO4载氧体因其价格低廉、载氧率高、无二次污染等优点逐渐成为研究热点[2]。Liu 等[3]在管式炉中进行了煤和CaSO4载氧体的化学链气化反应性能研究，认为CaSO4载氧体是非常有潜力的CLG 载氧体。但同时研究发现，CaSO4载氧体有反应活性弱、对煤气化催化作用弱等缺点。为了解决这些问题，前人做了大量研究。胡修德等[4]采用机械混合- 浸渍
化工进展 2023年9期2023-10-14
- Fe2（SiO3）3制 为合载成氧气体的的热甲力烷学化研学究链 部分氧化
该技术主要通过载氧体在两个反应器之间的循环交替反复来传递晶格氧，从而获得高品质合成气。载氧体主要包括铁基载氧体［1-4］、镍基载氧体［5-8］、铜基载氧体［9-11］。其中，铁基载氧体具有储氧能力高、来源广泛、成本低、环境友好等优点，但随着循环次数的增加，纯铁基氧化物的磨损和团聚加剧，导致反应活性降低［12］。因此，越来越多的研究者对铁基复合材料进行了研究。Luo 等［13］制备了铁钛复合载氧体，在960 ℃时甲烷转化率接近100%；牛鹏杰［14］制备了C
石油化工 2023年1期2023-02-21
- 化学链燃烧钙基载氧体研究进展
烧技术，其利用载氧体的晶格氧替代空气中气态氧，可无需分离设备实现燃烧过程中的原位碳捕集，具有高燃烧效率和CO2内分离特点。据测算，CLC相比传统碳捕集技术，可降低成本约20%[4]，商业应用前景广阔。其中，载氧体的选择与研发是该技术的关键[5]。优良的载氧体应兼顾载氧能力、反应性、循环稳定性及成本等多方面性能。目前金属载氧体和非金属载氧体是2类主要载氧体，金属载氧体主要包括NiO、FeO/Fe2O3、CuO、MnO、CoO及混合金属氧化物，非金属载氧体主要
洁净煤技术 2022年12期2023-01-15
- 化学链制氢研究进展
2后的吸收剂和载氧体(NiO)被输送至煅烧反应器和空气反应器中进行再生，同时在煅烧反应器中得到高纯度的CO2，避免了气体分离带来的能耗，空气反应器中放出热量可供重整反应和煅烧反应所需，上述反应见公式(6)～(9)。TRCL工艺中，载氧体首先在燃料反应器中被还原为低价态(或其对应金属单质)，同时燃料被完全氧化生成CO2/H2O混合气，经冷凝后得到纯CO2；随后，低价态的载氧体与水蒸气发生反应生成H2/H2O混合气，经冷凝后得到纯H2，同时载氧体被氧化；最后载
能源研究与利用 2022年6期2023-01-05
- 化学链CO2部分脱氧热力学建模及载氧体性能评价
固体中间媒介（载氧体）的促进下，将一个总化学反应分为多个独立的子反应，并分别在多个独立的反应器中进行的反应过程[9]。该类反应过程容易控制、产物容易分离且反应物转化效率高，载氧体还可发挥催化剂的作用。将化学链技术应用于CO2资源化转化成为一种极具吸引力的研究方向[10-11]。QⅠU等[12]制备了三元尖晶石Cu0.4Co0.6Fe2O4载氧体，利用Cu对钴铁载氧体还原性的促进作用，实现了650 °C下CO2分解速率达 144.6 μmol/(g∙min)
天然气化工—C1化学与化工 2022年6期2022-12-27
- 灰原位形成似长石结构提高载氧体耐磨性研究
术[1].优良载氧体的开发是化学链技术发展的关键，载氧体以流态化形式循环于燃料与氧化反应器间，分别进行氧化和还原反应，承受机械、热和化学等复杂交变应力冲击，易产生裂纹并扩展，存在相分离、孔坍塌、颗粒崩解等现象[2]，导致精细颗粒淘析、工况偏离等问题[3]，严重影响燃烧系统稳定性与经济性[4].因此，耐磨性的提升与保持，是优良载氧体开发的突破点[5].为提升载氧体耐磨性，常采用高温煅烧或添加高硬度载体等方法来强化载氧体骨架.但温度过高使其孔隙烧结和材料软化决
燃烧科学与技术 2022年5期2022-10-29
- 煤化学链燃烧脱汞研究进展
0吸附在飞灰或载氧体表面上并以颗粒态Hg(Hgp)的形式存在，但Hg0仍是烟气中最主要的Hg形态[11]。因此，烟气中Hg主要有Hg0、Hg2+和Hgp三种形态[12]，其中Hg2+易溶于水，可通过湿法烟气脱硫装置去除[13]。Hgp也易被静电除尘器或袋式除尘器收集[14]。然而Hg0由于易挥发且难溶于水，难以被现有污染物控制设备有效去除[15]。因此，有效治理烟气中Hg0是解决Hg污染问题的关键。由于Hg0难溶于水，因此冷凝装置仅能分离出H2O(g)，而
洁净煤技术 2022年8期2022-08-25
- 基于铜、锰基的CaSO4复合载氧体反应活性改善的实验研究
制NOx生成。载氧体的选取是CLC系统运行的关键问题之一。而在CLC[4]系统中，载氧体需满足氧转移容量充足、反应性好、机械完整性高、耐烧结性好、成本低、环境友好等标准。金属载氧体具有相对较高的反应活性，但各自都存在一些问题，如：Ni[5，6]基有一定的毒性，不仅反应过程中易积碳，而且价格较高；Fe[7，8]、Cu[9，10]基反应活性不高，成本较高且易烧结；Mn[11，12]基在循环过程中颗粒磨损严重且反应速率较低；与这些金属基的载氧体相比，CaSO4理
华北电力大学学报(自然科学版) 2022年4期2022-08-17
- 化学链铁基载氧体磨损特性及机理研究
、空气反应器和载氧体(Oxygen Carrier，OC)等部分组成，载氧体作为连接2个反应器交换的媒介，是CLC技术的关键组成部分[3-4]。在燃料反应器中，载氧体传递内部的晶格氧与燃料发生反应并生成CO2和H2O，仅冷凝H2O后便可以得到高浓度的CO2，实现了低能耗、高浓度捕集CO2[5-7]。经历过还原反应后的低价态载氧体进入空气反应器中发生吸氧的氧化反应，然后重新进入燃料反应器中开启下一个新的循环反应。此外，CLC中反应温度低的特点有效降低了NOx
煤炭科学技术 2022年6期2022-08-09
- 结构型载氧体固定床化学链重整制氢的实验研究
反应为基础，由载氧体在两个反应器（还原反应器和氧化反应器）之间循环实现制氢的目的。甲烷化学链重整制氢过程示意图如图1 所示。首先，燃料反应器（或还原反应器）中的载氧体（MeO）的晶格氧不完全氧化甲烷后转变为还原态（MeO）并生成H和CO，由于水蒸气的加入也同时伴随有水汽变换反应，因此进一步提高了反应气中氢气的含量。随后，还原态的载氧体循环进入空气反应器（氧化反应器）中，被空气氧化为氧化态，同时放出大量的热量。重整反应为吸热反应，载氧体在两个反应器中交替，可
能源研究与信息 2022年2期2022-08-05
- Fe2O3修饰CaSO4/Ben载氧体化学链燃烧反应特性
。CLC技术中载氧体在两个相互连通的燃料反应器和空气反应器之间循环[2]，或在单个流化床内间歇运行循环[3]。载氧体在燃料反应器中为燃料供氧，随后进入空气反应器中氧化再生[4]，如此循环以避免燃料与空气直接接触，提高尾气中CO2的富集程度，并抑制NOx的生成，从而降低CO2捕集成本。寻找具有载氧量高、热稳定性能好、氧化还原反应性高和价廉易得、环境友好的载氧体是发展CLC技术的关键[5]。CaSO4因载氧量高、成本低和环境友好被广泛关注，但应用时存在机械强度
华东理工大学学报(自然科学版) 2022年3期2022-07-06
- 改性BaFe2O4载氧体生物质化学链气化特性
质的热解产物与载氧体发生氧化还原反应进一步裂解为小分子气体[4-6]，目前已开发出Cu、Fe、Ni、Ca、Co 等多种金属氧化物作为生物质气化过程的载氧体[7-11]。其中铁基载氧体的研究最为广泛，铁基载氧体具有高稳定性、价格低廉[12-13]等优点，但铁基载氧体在较高的温度下才具备较好的活性，一定程度上限制了铁基载氧体的使用[14]。针对铁基载氧体的不足，添加其他金属对铁基载氧体改性是研究的主流，众多研究表明，双金属或多金属之间具有协同作用，能有效提高载
化工学报 2022年3期2022-03-24
- CuO修饰Fe基载氧体的锡盟褐煤化学链燃烧特性分析*
接触，而是利用载氧体传递氧和热量，通过两步化学反应完成燃烧过程，由于燃烧过程中燃料与空气无直接接触，避免了燃料型NOx的生成，且能实现化学能的梯级利用[1-3]。在固体燃料化学链燃烧方面，OSCAR et al[4]采用钛铁矿作为载氧体，以松木作为燃料，在功率为1.5 kW串行流化床中进行了55 h的燃烧实验，发现钛铁矿在生物质化学链燃烧实验中具有很高的还原能力，且在持续循环过程中不会发生团聚烧结现象。沈天绪等[5]在功率为5 kW双级燃料反应器进行煤的化
煤炭转化 2022年2期2022-03-14
- Mg修饰Fe/Al载氧体煤化学链制氢
三部分，通过载氧体进行氧传递。CLHG的优势在于燃料与空气不接触，以载氧体中的晶格氧作氧源，能够制备高纯氢并高效捕集碳，同时节省了传统制氢工艺中必要的PSA 以及水煤气变换装置（WGS），大幅降低制氢的成本。燃料与载氧体的固-固接触效率较低，导致反应性能不高，因此需要开发反应性和稳定性优异的载氧体。载氧体的研究众多，Solunke等比较了化学链重整制氢中不同载氧体的性能，结果表明FeO的反应性能良好、成本低，是目前最有前途的载氧体。针对化学链制氢过程，L
化工进展 2022年2期2022-03-09
- 化学链重整制氢NiO-CeO2/γ-Al2O3复合载氧体的性能
和燃料反应器，载氧体在两个反应器之间循环实现氧的转移，且燃烧温度比传统燃烧温度低，具有更高的能量利用效率。研究人员把化学链和制氢技术相结合形成一种新的制氢方法：甲烷化学链重整（chemical looping reforming，CLR）制氢，可以获得高浓度H，并且具有低成本、低能耗和流程简单等优点。CLR 制氢以甲烷为还原剂，在燃料反应中与水蒸气、氧化态载氧体（MeO）发生重整反应生成高浓度H和CO，而后失去晶格氧的载氧体（Me）在空气反应器中发生氧化反
化工进展 2022年1期2022-02-12
- 铁基载氧体辅助无烟煤焦富氧燃烧动力学分析
鉴化学链燃烧中载氧体传递氧的思路，提出“载氧体辅助燃烧（oxygen carrier aided combustion,OCAC）”的方法来解决流化床内O2分布与煤燃烧不匹配的难题。该体系下，传统的惰性床料被金属载氧体MexOy-1替代，MexOy-1与O2发生氧化反应生成MexOy避免局部O2浓度过高和煤燃烧超温，MexOy则为欠氧环境下的煤颗粒燃烧提供氧，生成MexOy-1减少不完全燃烧损失。Chalmers理工大学在12 MW（热功率）循环流化床上测
化工学报 2022年1期2022-01-26
- 铁基载氧体煤化学链制氢的强化反应
入燃料反应器，载氧体(oxygen carrier，OC)提供晶格氧后发生化学链气化，燃料部分氧化得到合成气，经过转变反应器和变压吸附装置后得到高纯氢[13-14]。目前，对CLR工艺的研究较多，但是该工艺复杂，且后续装置耗能较多，还需进一步完善。HLG工艺是将燃料和水蒸气直接气化，通过化学链燃烧进行碳捕集并提供热量[15]。阳绍军等[16]用CaO吸收甲烷重整和水煤气变换产生CO2，化学链燃烧使用NiO作载氧体，模拟计算氢气体积分数为93.23%。蒋景周
中国粉体技术 2022年1期2022-01-13
- 复杂氧化物载氧体的调变策略及在过程强化中的应用
链流程通常利用载氧体将总反应拆分为两个（或多个）子反应，并通过载氧体实现氧气/氧离子的传递，从而实现产物分离、能量梯级利用等目的[18-21]。经过最近二十年的飞速发展，化学链技术已经逐渐从最初的燃料燃烧领域扩展到众多其他化工与能源生产领域，如燃料气化与重整、空气分离、催化脱氢、水裂解等[8，22-30]。由于不同的氧化还原反应中反应物与反应条件等存在着显著的差异，因此，设计与选择合适的载氧体是能否实现不同化学链过程的先决条件。量子化学、高通量计算以及机器
化工学报 2021年12期2022-01-10
- 赤泥-铜矿石复合载氧体用于煤化学链气化性能研究*
泥-铜矿石复合载氧体用于煤化学链气化性能研究*刘思琦1,2，何 方1，赵 坤2†，赵海波3，黄 振2，魏国强2，杨 文1（1. 桂林理工大学 化学与生物工程学院，广西 桂林 541004；2. 中国科学院广州能源研究所，中国科学院可再生能源重点实验室，广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州 510640；3. 华中科技大学，煤燃烧国家重点实验室，武汉 430074）煤化学链气化制合成气是一种资源利用率高、环境污染低、节能环保的新型气化技术，
新能源进展 2021年5期2021-11-03
- 有机固体废弃物化学链气化技术研究进展
，而是通过作为载氧体的金属或非金属氧化物为固体燃料提供晶格氧，使燃料部分氧化以产生高品质合成气。该过程主要分两步进行：第一步是载氧体在燃料反应器中发生还原反应，为燃料提供晶格氧，促使固体燃料气化产生合成气，同时载氧体被还原成低价氧化物或单质；第二步是被还原后的载氧体送入空气反应器中，发生氧化反应，被空气氧化恢复晶格氧至初始态，然后氧化后的载氧体被送入燃料反应器。载氧体在2个反应器内循环往复，以实现化学链气化过程，其原理如图1 所示。与常规气化技术相比，化学
石油学报（石油加工） 2021年3期2021-05-14
- NiFeAlO4载氧体制备及煤化学链燃烧反应特性
。在此过程中，载氧体不仅可提供氧源，还可作为热载体在空气反应器和燃料反应器之间循环；同时载氧体还可作为焦油裂解、煤焦气化等反应的催化剂。因此，高性能载氧体的研究是煤化学链燃烧技术的重点和难点。目前化学链燃烧系统中研究较多的载氧体包括铁、镍、铜、锰等金属氧化物[5-7]，Idziak、Hu等[8-9]从不同角度对各种金属氧化物载氧体的组成、结构、改性及应用进行了详细总结。铁基载氧体因其价格低廉、资源丰富、环境友好等优点受到研究者的广泛关注[10-15]，被认
洁净煤技术 2021年2期2021-04-08
- 煤化学链燃烧载氧体研究进展
近年来固体金属载氧体的研究进展，讨论载氧体和燃料的反应路径、机理和潜在的问题，并对未来研究方向进行展望。1 煤的化学链燃烧反应途径1.1 煤的原位气化化学链燃烧的反应途径煤的化学链燃烧由3个主要部分构成：燃料反应器、氧化反应器、载氧体，3者关系如图1所示。在原位气化化学链燃烧(Gasification chemical looping combustion,iG-CLC)过程中，高温下，煤首先被热解生成煤焦(C)和气体挥发物(CO、H2、CH4等)。气体挥
洁净煤技术 2021年2期2021-04-08
- 铁基载氧体化学链CH4/CO2转化研究进展
提出了基于循环载氧体的新型燃烧技术，该技术使用燃料反应器和空气反应器，燃料在燃料反应器中还原载氧体，被还原载氧体在空气反应器中被空气氧化再生，将燃烧反应分成了2个独立的子反应，降低了燃烧过程的不可逆性，实现了CO2生成物与N2的自分离，这项技术是现代化学链技术的雏形[8]。近年来，化学链技术因为工艺流程简单、效率高受到越来越多的关注，衍生了多种技术，目前主要有化学链燃烧、化学链气化、化学链重整、化学链制氢、化学链制氨、化学链氧化脱氢等[9−11]。化学链技
中南大学学报（自然科学版） 2021年1期2021-02-22
- 化学链过程中Cu低浓度掺杂改性Fe-基载氧体反应性能：实验与理论模拟
1）引 言高效载氧体是当前化学链技术从基础研究实现工业应用的重要物质基础。化学链技术[1]是一种新型能源高效、清洁转化利用技术，具有CO2有效捕集优势。该技术借助载氧体[2-3]氧传输和载热作用，分别与燃料和空气在燃料反应器和空气反应器中反应，中间省去空分装置，实现燃料清洁、高效转化，可有效控制污染物的产生和排放。因此，化学链技术具有广阔的应用前景[4-5]。实现该技术的关键是高效载氧体的选择。高效载氧体要求载氧率高、反应性能好和循环性能稳定。因此，高效载
化工学报 2020年11期2020-11-18
- LaMn1-x-yFexCoyO3-δ钙钛矿载氧体用于化学链部分氧化
金属氧化物作为载氧体，利用其中的晶格氧替代纯氧作为氧源实现甲烷部分氧化制合成气。该工艺过程主要分两步进行：首先，具有活性的载氧体暴露在燃料反应器的还原性气氛中，载氧体颗粒吸收热能，在高温下产生氧离子和空位，在化学势梯度差驱动下氧阴离子从体相中扩散迁移至表面，而氧的化学势梯度被电子逆流平衡，以保持整体电荷平衡[10]。CH4吸附在载氧体表面发生系列脱氢反应并产生C 和H 原子，H原子结合形成H2，C 原子与表面O 原子结合形成CO，同时，载氧体被还原为低价态
化工学报 2020年11期2020-11-18
- 化学链气化过程中CuFe2O4/SiO2载氧体的反应性能及次烟煤的结构演变
对空气反应器的载氧体还原反应速率较慢，这使得燃料反应器内未反应的碳被气流携带至空气反应器内，从而降低了整个体系的气化效率[3-7]。因此，提高煤的气化反应速率是化学链气化技术需要解决的关键问题。载氧体是化学链气化过程的关键因素之一。到目前为止，合适的载氧体主要分布于化学元素周期表第四周期的过渡金属元素中，以Fe、Mn、Ni、Cu和Co为代表。Guo等[1]提出的耦合催化气化多功能铁基复合载氧体(或钾钠修饰的钙基等)，可有效提高煤气化的反应速率。但是在循环过
石油学报（石油加工） 2020年4期2020-09-27
- 制备过程对Cu-Fe复合载氧体特性的影响
和燃料反应器。载氧体在这2个反应器之间循环反应，进行氧与热的传输和交换，实现化学链系统的运转[2]。在燃料反应器中，燃料完成转化，只生成CO2和H2O，而后在燃料反应器出口，将H2O冷凝后得到纯CO2，实现CO2的分离；同时，载氧体被燃料还原。还原后的载氧体循环进入空气反应器中，与空气反应器中的氧气反应，实现载氧体的氧化和再生。载氧体是化学链系统运行的关键因素，需具有高还原氧化活性、抗烧结、价格低廉和环境友好等特性。目前，载氧体通常为金属氧化物，如NiO、
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 碱金属掺杂对NiFeAlO4载氧体结构及反应特性的影响
链燃烧技术中，载氧体作为携带氧和热量的载体，是化学链燃烧技术的核心，其理化性质直接影响整个化学链燃烧系统的反应性能[1-4]，因而高性能载氧体的开发一直是化学链燃烧技术研究的重点和难点。目前化学链燃烧系统中研究较多的载氧体包括铁、镍、铜、锰等金属氧化物[5-8]，其中，铁基载氧体由于资源丰富、环境友好、价格低廉等优点受到研究者的广泛关注[9-14]，被认为是非常有工业应用前景的载氧体。但铁基载氧体因反应活性相对较差而限制了其应用，主要表现在以下2个方面：(
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 基于改性铁矿石载氧体的煤化学链转化
燃烧方式，通过载氧体在燃料反应器与空气反应器间的交替循环实现氧的转移，可以分步完成燃烧过程，实现能量的梯级利用[1]。与传统煤燃烧相比，煤化学链燃烧具有一些潜在的优点[2]：1)减少了燃烧过程中的损，具有更高的能源利用效率；2)避免了煤与空气直接接触，降低了氮氧化物的产生；3)可在近零能耗情况下实现烟气中CO2的内分离。因此，煤化学链燃烧具有良好的应用前景。载氧体作为携带氧和热量的介质，其理化性质直接决定了化学链燃烧系统的性能。化学链燃烧中的载氧体要具有良
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 一种铜铁铝复合载氧体化学链燃烧性能
统(CLC)中载氧体首先被燃料(例如煤、甲烷、CO或生物质等)还原生成贫氧状态，同时燃料被氧化成水蒸气和CO2，通过水蒸气冷凝可以获得纯净的CO2。随后，载氧体被空气重新氧化至富氧状态同时释放出热量，再进行下一次的化学链循环。化学链技术中，氧化铜的晶格氧活性远高于氧化铁[4]。基于氧化铜的高反应活性以及以上研究结果，笔者制备了一种用于化学链燃烧系统的 Cu-Fe-Al-O 复合载氧体，并通过固定床反应器探究了该载氧体的燃烧性能。在此基础上，又探究了在4种还
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 铜/铁复合载氧体对煤化学链转化反应活性和碳微晶结构的影响
，其原理是利用载氧体携带的晶格氧和热量完成煤的气化反应[2-6]。载氧体是CLG过程的关键[7]。合适的载氧体主要分布于化学元素周期表第四周期的过渡金属元素中，以Fe、Mn、Ni、Cu和Co[8]为代表。其中，铜/铁复合载氧体因其成本优势在化学链技术应用过程中备受关注[9]。Evdou等[10]通过固相反应合成了一系列铁基复合载氧体MeFe2O4(Me为Mn、Ni、Zn、Co或Cu)，并系统地比较了它们在CH4氧化中的性能，研究发现Cu/Fe复合载氧体具有
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 溶胶-凝胶法制备NiFe2O4载氧体及其化学链制氢反应性能
首先在FR中，载氧体与燃料反应，生成合成气或终端产物CO2与H2O，其自身被还原为金属单质或低价态金属氧化物；然后载氧体进入SR中，金属单质或低价态金属氧化物与水蒸气发生部分氧化，生成高纯H2；被部分氧化的载氧体进入AR再生，完成一个化学链制氢过程。化学链制氢产物H2纯度较高、无需额外催化剂、工艺简单，环境友好，具有较好的应用前景。高活性载氧体是化学链制氢的关键。当前，国内外研究较多的载氧体主要集中在Ni、Cu、Fe、Mn等单一或复合金属氧化物[4-10]
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 基于锰矿石载氧体的宁东煤化学链燃烧特性
热点。CLC中载氧体(通常为金属氧化物MeOα)在燃料反应器与空气反应器之间循环，传递反应所需要的晶格氧与热功率，因空气与燃料分隔而达到CO2易于分离捕集的目的[4-5]，其循环过程如图1所示。发展至今，化学链技术的研究已经由气体燃料燃烧、重整拓展到了固体燃料、液体燃料的燃烧、气化、重整，甚至制氧、制氢等领域。图1 煤化学链燃烧循环原理图Fig. 1 Schematic diagram of coal CLC cycleAR—Air reactor; FR
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 部分氧解耦煤化学链燃烧中硫的演化与分布
，其通过高活性载氧体代替空气，可以在保证煤高效利用和NOx有效减排的前提下，实现燃煤CO2的低成本在线捕集，具有极大的学术研究意义和应用前景[1]。以CuFe2O4作为载氧体的部分氧解耦煤化学链燃烧(CLPOU)技术是Fe2O3基CLC技术与CuO基氧解耦化学链技术(CLOU)的有机结合，在集成单金属载氧体各自优点的基础上，CuFe2O4既能直接分解释放O2、又能进一步传递残余Fe2O3中晶格氧，对煤的充分转化非常有利，极具发展潜力和应用价值。然而，硫元素
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- 氩气气氛下铜基载氧体前驱体煅烧过程中氮氧化物的释放特性
和燃料反应器。载氧体在2个反应器之间起到传递氧和热量的作用，故载氧体的选择对实现燃料的完全燃烧非常关键。理论上，在燃料反应器中，燃料和载氧体反应生成CO2和H2O，燃料反应器的尾气经过简单的冷凝，得到高浓度的CO2，可实现CO2的低能耗分离和收集。被还原的载氧体进入空气反应器中被空气氧化，之后重新进入燃料反应器中进行循环反应[1-2]。用于化学链燃烧的载氧体有多种,主要有人工合成载氧体和天然矿石，前者主要包括金属载氧体和非金属载氧体[3-4]。通常情况下，
石油学报（石油加工） 2020年6期2020-03-04
- Fe/CaO载氧体作用下生物质化学链气化研究
金属氧化物作为载氧体，为气化过程供氧，提出了生物质化学链气化技术。生物质化学链气化技术是一种新的、高效的气化技术，其基本原理是以载氧体中的晶格氧代替气化剂的分子氧参与反应，通过控制载氧体与生物质的比例得到以H2和CO为主要成分的合成气[3-4]。在这个过程中，载氧体能够循环使用，降低了成本；空气反应器中载氧体的氧化反应是一个放热过程，反应放出的热量被载氧体带到燃料反应器中为燃料的气化提供热量，使得整个反应无需外加热源就能连续进行；此外，载氧体能起到催化的作
山东科学 2019年5期2019-10-18
- 草木灰水溶液改性天然贫铁矿载氧体试验研究
，还原性气体与载氧体发生还原反应，成为CO2和H2O(气)；空气和还原态的载氧体在空气反应器中发生氧化反应，成为贫氧空气。载氧体在燃料反应器和空气反应器之间循环，有效避免了燃料与空气直接接触，可以实现CO2的高浓度富集，降低了烟气处理捕集CO2的成本[1]。在众多的载氧体材料中，天然铁矿石因其价格低廉、来源广泛的特点受到越来越多研究者的青睐。顾海明等[2-3]选择赤铁矿作为载氧体，试验结果表明赤铁矿具有较好的循环稳定性和较高的机械强度。然而，天然铁矿石载氧
发电设备 2019年3期2019-08-13
- CuFe2O4载氧体的释氧特性及其对煤化学链气化的影响
CuFe2O4载氧体的释氧特性及其对煤化学链气化的影响张 将，沈来宏，冯 璇，王璐璐(东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京 210096)采用燃烧合成法制备了CuFe2O4载氧体材料，通过TGA和流化床研究了CuFe2O4载氧体在不同温度下的释氧特性及其对煤化学链气化的影响，并对载氧体物相组成的变化规律进行了XRD分析．结果表明，低于1179.7℃时，CuFe2O4中最多有16.7%的晶格氧转化为气相氧；在750～950℃内，CuFe2O4
燃烧科学与技术 2019年3期2019-06-12
- 基于CuFe2O4载氧体的羊肠煤化学链气化特性
烧相似[6]。载氧体是煤化学链气化的关键[7]。在煤化学链气化反应体系中，除了要求载氧体循环稳定性好、价格低廉、来源广泛和环境友好外，还需载氧体具有一定的催化功能[8]和适中的氧化能力[9]，可以将煤气化中间产物的碳氢元素尽可能地转化为CO和H2，减少CO2和H2O的生成。目前已开发的载氧体有铜基[10]、铁基[11-12]和钙基[13]等，但铜基载氧体容易烧结、铁基载氧体反应性能较低，钙基(CaSO4)载氧体释放有害含硫气体。为了克服上述单一金属载氧体的
石油学报（石油加工） 2019年3期2019-05-21
- 基于CoFe2O4载氧体的生物质化学链气化热力学分析及实验研究
化技术，其中，载氧体为燃料提供气化反应所需的氧，通过控制燃料和载氧体的质量比，可以制备较高品质的合成气。与传统的生物质气化工艺相比，CLG具有成本低、热值高、焦油含量低等优点[2-4]。载氧体是CLG技术的关键，与整个反应系统的运行紧密相关[5]。目前，Fe、Co、Cu、Mn等[6-9]金属氧化物，CaSO4[10]以及钙钛矿型载氧体[11]在化学链技术中研究较多。铁基载氧体反应活性较高且成本相对较低[12]，但是其载氧能力不够高。针对铁基载氧体的不足，对
燃料化学学报 2019年3期2019-04-03
- 直接球磨法制备铈基载氧体用于甲烷化学链重整制合成气性能研究
在燃烧过程中由载氧体直接向燃料提供所需的氧；避免了燃料与空气的直接接触，根除了氮氧化物的产生，实现了二氧化碳的内捕集[1]。化学链重整技术是基于化学链燃烧技术的基础上提出的，由载氧体提供晶格氧来替代反应所需的分子氧，得到预期的目标产物合成气（H2+CO）。在化学链重整过程中通过控制晶格氧和燃料的比例，使燃料发生部分氧化生成CO和H2[2-6]。载氧体在两个反应器中循环使用，在燃料反应器中发生还原反应，为重整反应提供了所需的晶格氧，被还原的载氧体在空气反应器
天然气化工—C1化学与化工 2019年6期2019-02-18
- 化学链重整中铈基载氧体的热分析动力学研究
术，该技术利用载氧体中的晶格氧来代替分子氧，为燃料提供所需的氧元素[1-5]。其反应过程为：第一步在燃料反应器中甲烷与载氧体发生部分氧化反应生成合成气；第二步在氧化反应器中被还原的载氧体被氧化，恢复含氧量。相比于传统的甲烷部分氧化重整（POM）制合成气工艺，该工艺在相对较低的温度下进行反应，整个体系为微放热过程，减少了能量消耗；甲烷和氧不直接接触，避免了爆炸危险；使用载氧体中的晶格氧代替氧气，避免了纯氧设备的使用，节省了资金成本[6-8]。设计和制造合适的
天然气化工—C1化学与化工 2019年6期2019-02-18
- 化学链燃烧工艺中载氧体的研究进展
出[3]。通过载氧体吸收空气中的氧气转化为载氧体内部的晶格氧，在高温条件下，燃料与载氧体内的晶格氧或载氧体高温分解的O2反应放出热量，燃烧过程中金属氧化物(Me/MeO)载氧体在燃料反应器中被燃料(合成气或天然气)还原成Me及在空气反应器中被空气氧化成MeO，还原和氧化交替进行，避免了燃烧过程中燃料和空气的直接接触，因无空气中N2参与，CO2分离储存，减少了燃料型NOx的生成[4]，且通过载氧体的梯级还原实现了燃料的梯级利用[5]，因此CLC具有CO2内分
洁净煤技术 2018年5期2018-10-15
- 煅烧参数对硫酸渣化学链燃烧反应特性的影响
携带氧源的固体载氧体材料通过在2个反应器(燃料反应器和空气反应器)之间的“释氧-吸氧”循环实现煤炭的间接燃烧,有效提高了煤炭化学能的梯级利用和系统能量利用效率[3]。在燃料反应器内,煤首先在气化剂(H2O或CO2)作用下气化生成以CO、H2和CH4为主的产物,然后与载氧体释放的晶格氧反应生成CO2和H2O(式(1)),经简单冷凝去除H2O后便可获得高纯CO2气体。经过“释氧”后的载氧体循环进入空气反应器后获得空气中的O2,重新实现载氧体的“释氧”功能(式(
洁净煤技术 2018年1期2018-03-03
- Cu/Si载氧体氧解耦反应动力学研究
9)Cu/Si载氧体氧解耦反应动力学研究王 坤，于庆波，刘金霖, 栾伟鹏(东北大学 冶金学院，沈阳 110819)通过机械混合法制备了Cu/Si载氧体并进行了表征，利用热重技术研究了5，10，15和20 ℃·min-1的升温速率下载氧体的氧解耦反应特性，并采用Coats-Redfern和Starink两种方法进行了动力学分析.载氧体物相组成主要包括CuO和SiO2，制备过程中Cu-Si的复合化合物未形成；颗粒中CuO和SiO2交错分布，SiO2的添加能有效
材料与冶金学报 2017年4期2018-01-10
- 钾钠共修饰铁矿石载氧体的反应特性试验
法共修饰铁矿石载氧体，在流化床上研究了K-Na负载量、反应温度和循环次数对载氧体性能的影响。结果表明：碱金属K-Na共修饰铁矿石的CO累积转化率显著高于纯铁矿石；温度对载氧体反应活性影响显著；K和Na在循环过程中对铁矿石活性的修饰效果保持稳定；5Na1K-Fe和1Na5K-Fe的活性高于3Na3K-Fe。碱金属； 载氧体； 浸渍法； 铁矿石全球变暖改变了地球环境，造成了一系列自然灾害的发生，给世界各国带来了巨大的经济损失，而控制和减少化石燃料燃烧所产生的温
发电设备 2017年6期2017-11-21
- 草木灰水溶液改性的天然贫铁矿载氧体的反应性能
性的天然贫铁矿载氧体的反应性能胡晓雨，金保昇，王晓佳，王旭东，朱小明（东南大学，能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，能源与环境学院，江苏 南京 210096）化学链燃烧是一种基于CO2零排放理念的无焰燃烧技术，能够提高CO2捕集效率。本文选用一种天然贫铁矿作为载氧体，在热重分析仪上采用CO作为还原气考察了其反应特性。为了减轻载氧体表面的烧结情况，本文提出了采用草木灰水溶液对天然贫铁矿载氧体进行改性，并对改性后载氧体进行短时间、多次数氧化还原循环实验研究
化工进展 2017年11期2017-11-09
- 基于ASPEN PLUS煤链式燃烧的过程模拟
军摘 要：根据载氧体CaAlFe的实验结果，用Aspen Plus构建煤链式燃烧模型，通过燃烧模型的构建，对以CaAlFe为载氧体的煤链式燃烧中试装置提供物料衡算及能量衡算参考，同时，通过煤链式燃烧模型对产品组分进行优化，探寻不同的工艺参数对不同煤链式燃烧过程的影响。关键词：煤链式燃烧；载氧体；Aspen Plus1 前言20世纪80年代，德国科学家Richter等提出化学链燃烧的概念，该技术具有非常高的能量利用率，没有NOX等污染物的排放。自1983年德
中国化工贸易·上旬刊 2017年8期2017-09-10
- 甲烷化学链重整制合成气的研究进展
，分析了近几年载氧体主要制备工艺的利弊，提出一些解决思路，最后指出了开发适合载氧体规模化制备的优质工艺，制备出高效、经济、环境友好的载氧体。甲烷；合成气；化学链重整；载氧体甲烷是常规天然气、煤层气、甲烷水合物和沼气的主要成分。沼气属于碳氢化合物，是可再生资源；另外地球上碳氢资源储量也很丰富，是未来煤炭和石油的理想替代资源[1]，其污染程度要远低于石油和煤炭，具有使用安全、热值高、洁净等优点，所以以甲烷碳氢资源为原料的化学转化利用技术对于未来资源开发利用具有
地下水 2017年4期2017-08-28
- NiFe2O4为载氧体的生物质半焦化学链燃烧热力学模拟研究*
iFe2O4为载氧体的生物质半焦化学链燃烧热力学模拟研究*刘 帅1，2，3，4，黄 振1，2，3，何 方1，2，3†，郑安庆1，2，3，沈 阳1，2，3，4，李海滨1，2，3（1. 中国科学院广州能源研究所，广州 510640；2. 中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640；3. 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州 510640；4. 中国科学院大学，北京 100049）本文建立了以铁酸镍（NiFe2O4）为载氧体的生物质半焦
新能源进展 2016年3期2016-08-13
- Co-Fe2O3[104]铁基载氧体优化体系作用下褐煤化学链燃烧特性
[104]铁基载氧体优化体系作用下褐煤化学链燃烧特性覃吴，侯翠翠，张俊姣，肖显斌，程伟良，董长青，杨勇平 （华北电力大学生物质发电成套设备国家工程实验室，北京 102206）摘要：前期研究发现高弥勒指数晶面载氧体Fe2O3[104]具有高的化学链燃烧反应特性，且Co对煤及其热解中间产物具有催化气化和催化转化作用。通过正交实验优化制备Co-Fe2O3[104]/Al2O3载氧体体系结构，开展Co-Fe2O3[104]/Al2O3与褐煤的化学链燃烧，揭示载氧体
化工学报 2016年4期2016-07-04
- KNO3 修饰铁矿石化学链制氢试验研究
成.还原过程中载氧体被通入的还原性气体还原，制氢过程中还原态的载氧体与水蒸气反应并制取氢气.CLHG 过程的优点［1］:①系统比较简单;②可以制备高纯度的H2.在化学链制氢过程中，载氧体需要具备2 个重要的特点［2］:①能够和还原性气体反应且还原得到的金属氧化物或金属单质应具备较高的产氢性能［3］;②从经济性的角度，载氧体容易从自然界中获得，且在多次循环中有较高的稳定性.已有研究表明，Fe2O3被认为是化学链制氢过程中的最佳载氧体［4-6］.在基于Fe2O
东南大学学报（自然科学版） 2015年6期2015-03-12
- 不同负载铁基载氧体的制备与性能研究
［5］等特点。载氧体是化学链燃烧(CLC)系统的关键组成部分，载氧体的制备是化学链系统的基础。载氧体的组成、反应活性、循环性能是影响化学链燃烧系统运行的重要因素。载氧体由活性组分及惰性载体组成。活性组分在还原过程中与气体燃料反应，生成的还原态载氧体再与空气进行氧化反应，再生成氧化态的活性组分，如此循环的进行氧化还原过程。活性组分在整个反应过程中起到传氧媒介的作用，将传统的一步燃料燃烧反应分解成为两步气固反应。载氧体活性组分的研究主要集中在 Ni、Mn、Fe
应用化工 2014年6期2014-05-14
- 煤化学链转化技术研究进展
气化反应分解为载氧体在两个反应器中的氧化和还原两个反应过程。化学链将一步反应分解为两步反应可以减小传统燃烧或气化反应的热力学不可逆性，从而提高了能源利用率。另外，两反应器内的反应温度相对较低，可以有效控制NOx的生成。因此，具有内分离CO2特性的化学链燃烧（chem ical looping combustion，CLC）被认为是最具前景的CO2捕获技术，具有热力学优势的化学链燃烧、化学链气化（chemical looping gasification，C
化工进展 2014年6期2014-03-04
- 基于铁基载氧体串行流化床煤化学链燃烧的滞流化现象
量消耗,它利用载氧体在2个反应器(空气反应器和燃料反应器)之间交替反应以实现氧的传递,从而避免了空气与燃料的直接接触.燃料反应器出口产物为CO2和H2O,经过冷凝和干燥后得到纯净的CO2,从而实现CO2的内分离．由于载氧体是影响化学链燃烧的关键因素,因而好的载氧体应具有足够高的反应活性、机械强度和抗烧结能力，且环境友好及价格低廉等．目前主流载氧体包括镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和锰(Mn)等金属的氧化物以及CaSO4．国内外研究机构利用热
东南大学学报（自然科学版） 2013年3期2013-12-22
- 钙基复合载氧体的制备及反应性能
。以金属氧化物载氧体（MeO）为例，其原理示意图见图 1。该技术将传统的燃料与空气直接接触反应借助于载氧体的作用分解为2个气-固反应，燃料与空气无需接触，由载氧体将晶格氧传递到燃料中。控制载氧体与燃料的比值可以避免过量燃料被完全氧化生成 CO2和H2O，而是得到以CO和H2为主要组分的合成气。合成气没有被N2稀释，不需要常规的分离装置，节约了能量，从而提高了系统效率。另外，由于无火焰的气-固反应温度低于常规的气化温度，因而可控制热力型NOx的生成。载氧体对
化工进展 2013年10期2013-10-11
- Fe2O3为载氧体的煤／秸秆化学链燃烧循环特性研究
利用率［2］.载氧体是制约化学链燃烧效率的关键因素，目前研究中应用的主流载氧体为金属氧化物，如Ni、Fe、Cu、Mn、Co、Zn基氧化物等，而非金属氧化物载氧体（如CaSO4）等也逐渐投入应用.由于气体燃料的化学链反应比固体燃料与载氧体的反应迅速且效率高，目前化学链燃烧的研究主要以合成气、CH4、CO和 H2等气体燃料［3－4］为主.因固体燃料廉价和丰富，对煤、生物质等燃料化学链燃烧的研究更具有实际意义，但固体燃料带入的灰分会影响载氧体的性能，使得化学链反
动力工程学报 2013年11期2013-09-22
- 基于铁基载氧体串行流化床煤化学链燃烧的滞流化现象
量消耗，它利用载氧体在2 个反应器(空气反应器和燃料反应器)之间交替反应以实现氧的传递，从而避免了空气与燃料的直接接触.燃料反应器出口产物为CO2和H2O，经过冷凝和干燥后得到纯净的CO2，从而实现CO2的内分离.由于载氧体是影响化学链燃烧的关键因素，因而好的载氧体应具有足够高的反应活性、机械强度和抗烧结能力，且环境友好及价格低廉等.目前主流载氧体包括镍(Ni)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)和锰(Mn)等金属的氧化物以及CaSO4.国内外研究机构利用
东南大学学报（自然科学版） 2013年3期2013-03-13