化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
中国化学链燃烧技术研发进展与展望
中国化学链燃烧技术研发进展与展望目录一、内容简述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究意义 (3)二、中国化学链燃烧技术的发展历程 (5)2.1 技术起源 (6)2.2 技术发展阶段 (7)三、化学链燃烧技术的核心原理 (8)3.1 化学链燃烧技术的定义 (9)3.2 核心原理 (10)四、中国化学链燃烧技术的研发进展 (11)4.1 能量利用效率提升 (12)4.2 系统污染物减排 (13)4.3 新型催化剂的研发与应用 (15)4.4 工程化应用的突破 (16)五、中国化学链燃烧技术的应用现状 (17)5.1 工业领域的应用 (18)5.2 科研领域的应用 (19)5.3 其他领域的探索 (20)六、中国化学链燃烧技术的市场前景 (21)6.1 市场需求分析 (22)6.2 市场竞争格局 (23)6.3 发展趋势与挑战 (24)七、中国化学链燃烧技术研发的挑战与对策 (26)7.1 技术难题及攻克策略 (27)7.2 人才培养与团队建设 (28)7.3 政策支持与产业环境 (29)八、结论与展望 (30)8.1 研究成果总结 (31)8.2 未来发展方向 (33)8.3 对中国化学链燃烧技术的期许 (34)一、内容简述研发背景：介绍化学链燃烧技术的起源、发展及其在能源领域的应用价值，阐述中国在这一领域的研究意义。
研发进展：详细介绍中国在化学链燃烧技术研发方面所取得的成果，包括技术突破、研究成果、应用实例等。
技术原理：阐述化学链燃烧技术的基本原理，包括化学反应过程、关键要素等，以便读者更好地理解该技术。
现状分析：对中国化学链燃烧技术的当前状况进行全面评估，包括技术成熟度、产业应用、市场竞争等方面的分析。
展望未来：结合国内外形势和技术发展趋势，对中国化学链燃烧技术的未来发展方向进行展望，包括技术创新、产业应用、政策支持等方面的预测。
挑战与对策：分析中国在化学链燃烧技术研发及产业化过程中面临的挑战，如技术瓶颈、产业政策支持、资金投入等，并提出相应的对策和建议。
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展
化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先,张 军,盛昌栋,张永春,袁士杰(东南大学能源与环境学院,江苏南京210096)摘要:介绍了化学链燃烧(CLC)技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO 2,同时消除大气污染物(NO x )等优点。
载氧体的性能对其应用非常关键。
总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。
对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。
最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。
关键词:化学链燃烧;二氧化碳捕获;载氧体;复合金属氧化物;非金属氧化物;固体燃料中图分类号:TK16文献标识码:A文章编号:0253-4320(2008)09-0027-06Advances in oxygen carriers in chemical looping combustion technologyLIU Yang xian ,Z HANG Jun,SHE NG Chang dong,Z HANG Yong chun,YU AN Shi jie(School of Energy &Environ ment,Southeast Universi ty,Nanjing 210096,China)Abstract :The basic concept of chemical looping combustion (CLC)is introduced,and its advantages which can lead both to capture of high concentraed carbon diox ide and simul taneous removal of atmospheric contaminants (NO x )are pointed ou t.The performance of oxygen carriers is the key to i ts application.The new research advances in oxygen carriers in several recent years,including single metal oxides,multiplex metal oxides,non metal oxides are given.A review of p romising solid fuels chemical looping combustion technology and appropriate oxygen carr iers is done.At last,some i mportant aspects related to oxygen carriers in the chemical looping combustion technology are pu t forward.Key w ords :chemical looping combustion (C LC);CO 2capture;oxygen carriers;multiplex metal oxides;nonmetal ox ides;solid fuels收稿日期:2008-05-29基金项目:国家自然基金国际合作项目(50721140649);华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(200502)作者简介:刘杨先(1984-),男,硕士生;张军(1963-),男,教授,博士生导师,研究方向为电厂污染控制,li uyangxi an1984@ 。
化学链燃烧技术中载氧体的研究进展
化石 燃料 燃 烧而 产 生 的二氧 化碳 对 于全球 气 候变 暖 的影 响 ， 已经 成 为一 个 国际 间广 泛关 注 的话题 。为 了解 决持续 增长 的能源 需求 和环 境 问题 ， 人类 需要 综合 考虑 能源 转 化 ，二 氧化碳 的经 济 性捕 集 ．运 输 以及 安 全 贮存 等 问题 ［ ” 。ｌ ９ ８ ３ 年 德 国 科 学家 Ｒ ｉ ｃ ｈ ｔ ｅ ｒ 等 ｌ 首次 提 出化 学链 燃 烧 的 概 念 ，化 学链 燃 烧（ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ １ ． Ｌ ｏ ｏ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｍｂ ｕ ｓ ｔ ｉ ｏ ｎ ， 简称Ｃ Ｌ Ｃ ） 技 术 是 一 种 能 实 现Ｃ Ｏ ２ 内 分 离 的 高 效燃 烧 技术 。其基 本原 理 是将传 统 的燃 料 与空 气直接 接 触 的燃烧 借助 于 载氧 体 的作用 而 分解 为２ 个气 固反 应 ， 燃 料与 空气 无 需接触 ，由载 氧体 将空 气 中 的氧传 递到 燃料 中 。 Ｃ Ｌ Ｃ系 统 包 括 两 个 连 接 的 流 化 床 反 应 器 ： 空 气 反 应 器 （ ａ ｉ ｒ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ） ￣ 燃料 反应 器（ ｆ ｕ ｅ ｌ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ） ， 固体 载 氧体在 空 气反应 器 和燃 料反 应器 之 间循 环 ，燃 料进 入燃 料反 应 器后 被 固体载 氧体 的晶格 氧氧 化 ， 由于没 有 空气 的稀 释 ，产物 纯 度很 高 。 目前载 氧体主 要 包括 金属 载氧 体 和非 金 属载 氧体 两 大类 ，其 中金 属载 氧体 主 要包 括镍 基 、铜 基 、铁 基 、钴基 、锰 基等 载 氧体 ； 非金属 载氧 体 主要 包括 钙基 （ Ｃ ａ Ｓ Ｏ ４ ／ Ｃ ａ Ｓ １ 、 钡 基（ Ｂ ａ Ｓ Ｏ ４ ／ Ｂ ａ Ｓ ） 和 锶基（ Ｓ ｒ Ｓ Ｏ ｄ Ｓ ｒ Ｓ ） 等 载氧 体 ，其 中钙 基载 氧体 是 目前 研 究最 多 的非金 属载 氧体 。评价 氧载 体 的性能 指标 一 般包 括 ：与燃 料 的反应 性 能 、 载氧率、 循 环 能力 、 机械 强 度 、抗 烧 结能 力 、价格 和 环保 性能 等 。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，煤的清洁高效利用已成为当今能源科学领域的重要研究课题。
传统的煤燃烧方式由于排放大量污染物，对环境造成了严重的压力。
因此，开发新型的煤燃烧技术，特别是化学链燃烧技术，成为了科研工作者的关注焦点。
本篇论文旨在研究基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃（PAHs）和积碳的生成情况。
二、铁基载氧体煤化学链燃烧技术概述铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新型的煤燃烧技术，其核心在于使用铁基载氧体在低氧条件下与煤进行反应。
该技术具有高效、清洁、低污染等优点，是未来煤清洁利用的重要方向。
三、CO2低氧稀释对燃烧过程的影响在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，引入CO2进行低氧稀释对燃烧过程有显著影响。
CO2的加入不仅降低了氧气浓度，从而降低了NOx等污染物的生成，还影响了煤的燃烧速率和煤焦的形成过程。
这些变化对多环芳烃和积碳的生成有直接的影响。
四、多环芳烃（PAHs）的生成研究多环芳烃是煤燃烧过程中的重要产物之一，具有强烈的致癌性。
在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，PAHs的生成受到CO2低氧稀释的影响。
研究表明，低氧条件下PAHs的生成量减少，而CO2的加入进一步抑制了PAHs的生成。
这可能是由于CO2的加入改变了煤的热解过程，从而减少了PAHs的前驱物的生成。
五、积碳的生成研究积碳是煤化学链燃烧过程中的另一个重要问题。
在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，积碳的形成受到多种因素的影响，包括反应温度、氧气浓度、反应时间等。
CO2的加入通过影响这些因素从而影响积碳的生成。
研究发现在低氧和CO2稀释条件下，积碳的生成量有所减少。
这可能是由于CO2的加入改变了煤焦的形成过程，从而减少了积碳的形成。
六、结论本篇论文研究了基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳的生成情况。
《低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》范文
《低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中CuFeAlO4载氧体抗积碳性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和传统化石能源的日益枯竭，煤作为主要的能源来源之一，其高效、清洁利用成为了研究的热点。
在煤的燃烧过程中，直接化学链燃烧技术因其高效率和低污染特性受到了广泛关注。
然而，在低氧稀释的燃烧环境下，载氧体的积碳问题成为了制约这一技术发展的关键因素之一。
CuFeAlO4作为一种潜在的载氧体材料，在煤的直接化学链燃烧过程中表现出优异的性能，尤其是在抗积碳方面。
本文将就CuFeAlO4载氧体在低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中的抗积碳性能展开深入研究。
二、研究方法本文采用实验与模拟相结合的方法，对CuFeAlO4载氧体在低氧稀释煤直接化学链燃烧过程中的抗积碳性能进行研究。
首先，通过制备不同比例的CuFeAlO4载氧体，探究其物理化学性质；其次，在模拟燃烧环境下，对载氧体进行燃烧实验，观察其抗积碳性能；最后，结合理论分析，探讨CuFeAlO4载氧体抗积碳的机理。
三、实验结果与讨论1. 载氧体的制备与性质通过不同比例的元素合成，我们成功制备了CuFeAlO4载氧体。
实验结果表明，该载氧体具有较高的比表面积和良好的孔结构，有利于其在燃烧过程中的反应。
此外，CuFeAlO4载氧体还具有较高的储氧能力和较好的热稳定性。
2. 抗积碳性能研究在低氧稀释的燃烧环境下，我们对CuFeAlO4载氧体进行了燃烧实验。
结果表明，CuFeAlO4载氧体在燃烧过程中表现出良好的抗积碳性能。
通过对比实验，我们发现CuFeAlO4载氧体的积碳量明显低于其他载氧体。
这主要归因于其较高的储氧能力和良好的反应活性，使得燃烧过程中产生的碳能够及时被氧化，从而减少积碳的产生。
3. 抗积碳机理分析通过理论分析，我们认为CuFeAlO4载氧体抗积碳的机理主要在于其较高的储氧能力和良好的反应活性。
在燃烧过程中，CuFeAlO4载氧体能够迅速提供氧气，促进煤的燃烧反应。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展，化石燃料的燃烧所产生的环境问题愈发引人关注。
其中，煤的燃烧是造成大气污染和温室效应的重要源头之一。
针对这一问题，煤化学链燃烧技术应运而生，该技术利用载氧体进行煤炭燃烧过程，能够在燃烧的同时降低污染物排放。
本研究将着重探讨在CO2低氧稀释的条件下，铁基载氧体在煤化学链燃烧过程中对多环芳烃（PAHs）和积碳生成的影响。
二、研究背景及意义煤的燃烧过程中，多环芳烃和积碳的产生是两个重要的化学反应过程。
多环芳烃是煤热解和燃烧过程中产生的一类有机污染物，具有致癌性，对环境和人体健康构成严重威胁。
而积碳则是煤炭不完全燃烧的产物，不仅降低了煤炭的燃烧效率，还可能引起设备堵塞和热效率下降等问题。
因此，研究如何降低煤燃烧过程中多环芳烃和积碳的生成，对于提高煤炭清洁利用效率、减少环境污染具有十分重要的意义。
三、研究方法及实验设计本研究采用铁基载氧体在CO2低氧稀释的条件下进行煤化学链燃烧实验。
首先，制备铁基载氧体，并对其性能进行表征。
然后，在实验装置中加入煤样和载氧体，通过控制氧气和CO2的混合比例，模拟低氧燃烧环境。
在实验过程中，收集反应后的气体和固体残余物，分别对多环芳烃和积碳进行定量和定性分析。
四、实验结果与分析1. 多环芳烃生成研究实验结果显示，在CO2低氧稀释的条件下，铁基载氧体对多环芳烃的生成具有显著的抑制作用。
这主要是由于铁基载氧体能够有效地促进煤的热解过程，使煤中的有机物在较低的温度下分解，从而减少了多环芳烃的生成。
此外，铁基载氧体还能够与多环芳烃发生反应，进一步降低其生成量。
2. 积碳生成研究实验结果表明，铁基载氧体在CO2低氧稀释的条件下能够有效地抑制积碳的生成。
这主要是由于铁基载氧体能够促进煤炭的完全燃烧，减少不完全燃烧产物的生成。
此外，铁基载氧体还能够与积碳发生反应，将其转化为气体或更稳定的物质，从而降低积碳的生成量。
《2024年基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》范文
《基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧过程中多环芳烃和积碳生成研究》篇一一、引言煤作为一种重要的能源资源，在全球范围内广泛应用于发电、化工等行业。
然而，传统的煤燃烧方式存在着环境污染严重、能效低等问题。
因此，研究新型的煤燃烧技术，特别是化学链燃烧技术，对于实现清洁、高效的能源利用具有重要意义。
基于CO2低氧稀释的铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新兴的燃烧方式，它通过铁基载氧体在低氧环境下与煤进行反应，从而实现煤的高效清洁燃烧。
在这一过程中，多环芳烃（PAHs）和积碳的生成是两个重要的研究课题。
本文将针对这一技术过程中的多环芳烃和积碳生成进行研究，为优化煤化学链燃烧技术提供理论支持。
二、铁基载氧体煤化学链燃烧技术概述铁基载氧体煤化学链燃烧技术是一种新型的燃烧方式，其核心在于使用铁基载氧体在低氧环境下与煤进行反应。
在这一过程中，铁基载氧体首先与煤中的有机质发生反应，生成CO2和H2O等气体，同时将热量释放出来。
通过控制氧气浓度和反应条件，可以实现对CO2的有效捕集和分离，从而达到清洁燃烧的目的。
三、多环芳烃生成研究在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，多环芳烃的生成是一个重要的化学反应过程。
多环芳烃是由多个苯环组成的有机化合物，具有较高的毒性和致癌性。
因此，研究多环芳烃的生成机理和影响因素，对于控制其生成量、降低环境污染具有重要意义。
本研究通过实验和模拟相结合的方法，对多环芳烃的生成进行了深入研究。
实验结果表明，在铁基载氧体煤化学链燃烧过程中，多环芳烃的生成与反应温度、氧气浓度等因素密切相关。
在低氧环境下，适当提高反应温度可以促进多环芳烃的生成；而在高氧环境下，则可以有效抑制多环芳烃的生成。
此外，我们还发现，通过优化反应条件和控制载氧体的种类和用量，可以进一步降低多环芳烃的生成量。
四、积碳生成研究积碳是煤化学链燃烧过程中的另一个重要问题。
积碳的产生不仅会降低设备的热效率，还会对设备造成严重的损害。
因此，研究积碳的生成机理和影响因素，对于优化煤化学链燃烧技术具有重要意义。
化学循环燃烧工艺中载氧体的研究进展
方法制备的各种载氧 体的性 能进 行 了对比分 析，指 出纯 Ｆ２ ３ ｅＯ／ Ｏ 、ＮＯ ＮＡ２４是 目前 的优 势载氧 体 ，并对 ｅ０ 、ｒ２ ３ ３ ｉ／ ｉ１ ０
载 氧 体 今 后 的发 展 方 向 作 了展 望 。
关
键
词 ：化学循 环燃烧 ；ｃ ；载氧体 ；机械混合法 ；浸渍法 ；冷冻颗粒化法 ３ ｏ０６ Ｏ
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综 述 ・
化 学循 环 燃 烧 工 艺 中载 氧体 的研 究进 展
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化学链燃烧技术中载氧体的最新研究进展刘杨先,张 军,盛昌栋,张永春,袁士杰(东南大学能源与环境学院,江苏南京210096)摘要:介绍了化学链燃烧(CLC )技术的基本概念,指出了其具有在燃烧过程中捕获高浓度CO 2,同时消除大气污染物(NO x )等优点。
载氧体的性能对其应用非常关键。
总结了该领域最近几年新开发的单金属氧化物、复合金属氧化物以及非金属氧化物载氧体的最新研究进展。
对具有广泛应用前景的固体燃料化学链燃烧技术及其合适的载氧体做了综述。
最后,对化学链燃烧技术中与载氧体相关的重点问题做了展望。
关键词:化学链燃烧;二氧化碳捕获;载氧体;复合金属氧化物;非金属氧化物;固体燃料中图分类号:TK16 文献标识码:A 文章编号:0253-4320(2008)09-0027-06Advancesinoxygencarriersinchemical 2loopingcombustiontechnologyLIU Yang 2xian ,ZHANG Jun ,SHENG Chang 2dong ,ZHANG Yong 2chun ,YUAN Shi 2jie(SchoolofEnergy&Environment,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)Abstract :Thebasicconceptofchemical 2loopingcombustion (CLC)isintroduced,anditsadvantageswhichcanleadboth tocaptureofhighconcentraedcarbondioxideandsimultaneousremovalofatmosphericcontaminants(NO x )arepointedout.Theperformanceofoxygencarriersisthekeytoitsapplication.Thenewresearchadvancesinoxygencarriersinseveralrecent years,includingsinglemetaloxides,multiplexmetaloxides,nonmetaloxidesaregiven.Areviewofpromisingsolidfuels chemical 2loopingcombustiontechnologyandappropriateoxygencarriersisdone.Atlast,someimportantaspectsrelatedto oxygencarriersinthechemical 2loopingcombustiontechnologyareputforward.Keywords :chemical 2loopingcombustion (CLC );CO 2capture;oxygencarriers;multiplexmetaloxides;nonmetaloxides;solidfuels 收稿日期:2008-05-29 基金项目:国家自然基金国际合作项目(50721140649);华中科技大学煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(200502) 作者简介:刘杨先(1984-),男,硕士生;张军(1963-),男,教授,博士生导师,研究方向为电厂污染控制,liuyangxian1984@ 。
化学链燃烧(CLC )是一种新的无火焰燃烧技术,该技术具有非常高的能源利用效率,没有NO x 等污染物释放。
特别是在使用含碳气体燃料时,燃烧产物仅包含CO 2和H 2O,只需经过简单的冷凝就能得到高纯度的CO 2,从而以较低的能源消耗实现CO 2的减排[1]。
因此,化学链燃烧技术具有广阔的发展前景。
化学链燃烧包括2个串联的反应器:燃料反应器和空气反应器。
金属氧化物作为氧载体,在2个反应器中循环,实现氧的转移。
因此,氧载体的性能对化学链燃烧技术的应用非常关键。
此外,近年针对CLC 的研究主要集中在气体燃料方面,而对于固体燃料的CLC 的研究才刚起步。
对于以固体燃料为主的国家,研究固体CLC 技术具有重要意义。
本文主要对近几年来新开发的载氧体进行了综述,同时还对适用于固体CLC 的载氧体的最新成果进行了介绍。
当前研究较多的载氧体是金属氧化物,主要包括Ni 、Fe 、Co 、Mn 、Cu 、Cd 等及其构成的复合金属氧化物。
此外,对于Ca 、Ba 、Sr 基非金属氧化物载氧体也有所研究。
负载于惰性载体有助于增加载氧体的比表面积、机械强度和热稳定性。
目前文献中报道较多的惰性载体主要有SiO 2、Al 2O 3、TiO 2、ZrO 2、MgO 、钇稳定氧化锆(YSZ )、海泡石、高岭土、膨润土和铝、镁酸盐等[2]。
1 镍基载氧体镍基载氧体具有很高的活性、较强的抗高温能力、较低的高温挥发性和较大的载氧量,因而较早地受到人们的关注。
但其具有价格昂贵和对环境有害等不足,反应产物中一般有CO 和H 2产生,碳沉积严重也是困扰其发展的一个重要因素。
Son 等[3]将NiO 和Fe 2O 3分别负载于膨润土、TiO 2和Al 2O 3上,并对其还原性和燃烧效率进行了对比研究。
结果表明,以O 2和CH 4为氧化还原剂,在923～1223K 下,NiO 的反应性要高于Fe 2O 3,而NiO/膨润土和NiO/Fe 2O 3的反应性要高于NiO/TiO 2・72・第28卷第9期现代化工Sep.20082008年9月ModernChemicalIndustry的反应性。
且随着温度的升高和NiO负载量的增加,载氧体的反应性升高。
Gay n等[4]对负载于γ-Al2O3上的Ni基载氧体进行了研究。
实验在以CH4为燃料的循环床内进行,用热重分析法对载氧体的反应性、选择性和磨损率进行了测试。
结果表明, NiO转化为NiAl2O4导致了NiO/γ-Al2O3具有较低的反应性和选择性。
他们认为,通过对载体进行热化学处理或者加入Mg、Ca可使载体产生钝化作用,能够很好地抑制这种转化反应的进行。
文献还对NiO/α-Al2O3、NiO/MgAl2O4和NiO/CaAl2O4进行了对比研究。
结果显示,3种载氧体均具有较低的磨损率,同时显示出较高的反应性和CH4燃烧生成CO2和H2O的选择性,这主要是由于NiO和3种载体之间的反应被弱化的缘故。
NiO/α-Al2O3对CH4的转化率维持在95%以上,而后两者也基本稳定在80%左右。
Mattisson等[5]则对NiO作为载氧体的可行性进行了全面研究。
研究表明,以NiO作为载氧体,在700～1200℃范围内,CH4转化为CO2和蒸汽的产率达9717%～9918%,且随温度升高,转化率下降。
燃料气中H2S会部分转化为SO2气体,随着温度升高,转化率增加,随着压力的增加则会下降。
他们还对在以CH4为燃料的小型硫化床中对3种具有不同烧结温度的载氧体NiO/NiAl2O4、NiO/MgAl2O4和NiO/ ZrO2进行了研究。
结果表明,以上三者在950℃时均具有很高的反应性,气体燃料几乎能够完全转化,而且循环过程中未发现载氧体有烧结或破碎情况发生,因而是一类很有应用前景的载氧体。
而Linder2 holm等[6]则制备了(60%,质量分数,下同)NiO/ (40%)NiAl2O4载氧体,并且在10kW的反应中连续运行了106h。
结果CH4转化为CO2和水蒸气的比率高达99%,并且在运行期间没有下降。
2 铜基载氧体在几种载氧体中,铜基载氧体具有较高的活性、较大的载氧能力,而且不易与载体发生反应,碳沉积现象也较少。
但铜金属氧化物较低的熔点使得其在高温下易发生分解,降低了在高温下运行的活性。
Chuang等[7]对铜基载氧体的性能做了测试。
他们分别用机械混合法、湿式注入法和共沉淀法制备了3种不同的CuO/Al2O3载氧体,并且通过在流化床中检测其对CO的氧化能力来评价它们的反应性。
经过多次氧化还原循环反应后表明,将CuO负载于Al2O3后能明显提高载氧体的机械性能和抗磨损能力。
研究显示,用机械混合法和湿式注入法制备的CuO/Al2O3的反应性较差,这主要是CuO没能在Al2O3表面得到良好的分散,而是在颗粒上形成了复合烧结层,阻碍了反应的进行。
共沉淀法制备的载氧体则没有发生烧结现象,在经过18次循环后仍具备很高的载氧能力。
Ad nez等[8]以CH4为燃料,在10kW的双连通鼓炮流化床内考察了载氧体和燃料比Φ、燃料气流度和床层反应温度对CuO/ Al2O3载氧剂性能的影响。
研究表明,在7～10m/s 内,速度越高,CH4转化率越低。
在700～800℃内,燃料的转化率随着温度的上升而增加。
当Φ<1时,CH4的氧化率较低,且有CO和H2等副产物形成;当Φ=1时,CH4的氧化率达90%,此时无CO和H2产生;在800℃下,当Φ>114时,CH4完全转化为CO2和H2O。
Corbella等[9]用饱和硝酸铜溶液作为活性前驱物,用连续湿式注入法在多孔TiO2载体上注入氧化铜,得到高分散性的CuO/TiO2载氧体。
他们在以CH4为燃料的常压固定床中考察了载氧体反应性。
研究发现,在第一次循环后,CuO在TiO2表面的重新分配使得载氧体的中心容积下降,这主要是接近氧化铜熔点的运行温度使得氧化铜的相态发生了变化,但载氧体的活性没有受到影响,整个过程中也未发现碳沉积现象。
在循环第20次、最大负载量、温度为900℃下,CH4的氧化率接近100%,对CO2产物的选择性也维持在95%以上。
Corbella等[10]还用注入法在多孔SiO2载体上负载CuO活性成分,然后以CH4为燃料、在800℃的常压固定床上对CuO/SiO2载氧体进行了研究。
结果表明,在反应过程中,载氧体的载氧量有所下降,这是由于部分CuO转化成Cu2O,减少了活性成分负载量。
在800℃下循环20次时,CH4的氧化率为100%,且CO2是检测到的唯一气体产物。
他们认为TiO2载体多孔的大比表面使得CuO具有大的负载量和良好的分散性,进而增加了载氧体的反应性。
此外,反应过程中未发现有碳沉积和明显的机械磨损现象发生。
3 锰基载氧体锰是一种高活性元素,其氧化物常被用来制备载氧体。
相比镍、铜、铁基等载氧体各自的优缺点,它相对折中的性价比可使得其成为一种良好的载氧体。
Abad等[11]在双连通流化床内,对于Mn3O4/・82・现代化工第28卷第9期Mg-ZrO2载氧体的性能进行了测试,分别选择天然气和合成气作为燃料进行对照研究。
在整个70h 的运行过程中没有发现明显的烧结现象,载氧体的平均耗损率为每小时01038%,而且主要是发生在第1h内。