双塔板式Cu-Fe载氧体煤化学链制氢反应过程基础研究

发布时间：2024-05-27 02:34

　　煤直接化学链制氢存在的主要问题是无法将煤灰与载氧体有效的分离,使得煤灰与载氧体活性组分粘连,经多次循环使载氧体活性降低甚至失活。因此灰分分离问题是清洁和高效利用煤直接化学链制氢技术的关键。为此设计出可高效分离煤灰的双塔板式反应器,本文针对反应器的影响因素以及载氧体化学性能对化学链制氢反应的影响进行了探究。以化学合成法制备Cu-Fe复合载氧体,在双塔板式反应器中探讨此分离方式对煤直接化学链制氢反应特性的影响。利用X射线衍射仪(XRD)分析反应前后载氧体物相结构的变化;利扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析载氧体反应前后的表面形貌的变化;利用BET分析载氧体比表面积。结果表明:双塔板反应器在分离煤灰具有一定的优势。实验条件范围内,还原时长14min、n(Cu O)/n(Fe₂O₃)=1:1,煤粒径越小,水汽流速越大,化学链制氢的效果越好。钾的植入加快大粒径煤的气化过程,但其过量植入会使还原末期制氢阶段提前发生及积碳加剧,其中1%钾具有较好的制氢效果。反应温度越高,积碳现象越弱。在不要求较高的二氧化碳和氢气纯度时,900℃时具有较理想的实验效果,达...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1化学链燃烧原理图

1.绪论2 起示范性煤化工、煤发电一整套工业设施。其中准东褐煤作为低阶煤，反应活性高、着火点低，燃尽率能达到98%以上[5]、灰分含量较低，热解过程具有较好的空隙架构[6]适合作为燃料。但以煤炭作为能源的结构形式，如火力发电厂产生低浓度CO2(10%-15%)[7]，若直接排放....

图1.2煤直接化学链制氢实验反应装置

1.绪论4 以链式反应器进行煤气化氢电联产部分，用AspenPlus对体系的性能进行了模拟。结果表明，系统的损失主要集中在气化炉和余热锅炉部分。所以将燃料气化反应器和载氧体还原反应器分开，会增加系统的损失。为了减少气化炉煤气化过程中的损失，Fan等提出[18]了CDCL方法（c....

图1.3直接化学链制氢实验反应原理(a：直接装置；b：双塔板式装置)

辽宁科技大学硕士学位论文 5 直接化学链制氢相比于间接化学链制氢，不需要汽化装置，大大降低了成本，但是由于固-固反应反应速率低，煤的汽化难度大，此外被还原的载氧体携带积碳，进入制氢阶段生成CO、CO2，造成氢气的不纯以及反应后的灰分与载氧体发生反应生成惰性物质，造成载氧体活性组....

图1.4两段式化学链制氢还原反应装置[37]

1.绪论8 1.4所示，提出了以气相还原性物质作为燃料的新型两段式还原反应装置概念图。首先，新鲜氧化铁与未完全反应的还原性气体发生反应被还原为四氧化三图1.4两段式化学链制氢还原反应装置[37]Fig.1.4Two-stagechemicalloopinghydrogengen....

本文编号：3982651