高铝耐火砖负载NiO氧载体的沼气化学链重整制氢流化床实验研究

发布时间：2024-03-01 22:33

　　沼气含有60%CH4和40%CO2,可作为有效的化学链重整(chemical looping reforming,CLR)制氢原料。以耐高温和高强度的高铝耐火砖为惰性载体,采用浸渍法制备Ni基氧载体。在批次进料流化床反应器中开展多种反应条件下CLR实验研究,并对比沼气干重整和沼气湿重整特性。结果显示,湿重整环境下沼气能够更好的转化为目标产物H2。合理的控制反应条件,能够更进一步将沼气的CO2转化为CO,从而提高沼气中各组分的利用程度。提高反应温度和水蒸气浓度有利于产生较多的H2和CO,具有较高的H2产率和H2/CO摩尔比。155次循环测试中,氧载体的物理化学性能保持较好,能够得到稳定的H2浓度。氧载体的机械性能较好,155次循环后仍能满足流化床的使用要求,磨损率仅为0.034%/h。较高反应温度下,氧载体颗粒未出现烧结、流化性能稳定。热平衡模拟显示,可通过调节氧载体与沼气比例达到系统的自热运行,然而需要以降低H2产率为代价。因此,在大型CLR系统中,需要开展经济与能耗的整体评估,以优化沼气CLR的整体性能。

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【部分图文】：

图1化学链重整制氢(CLR)技术原理Fig.1SchematicdiagramofCLRforH2generation

7254中国电机工程学报第39卷0引言化学链重整制氢(chemicalloopingreforming，CLR)可将燃料转化为清洁氢气的同时以较低能耗完成CO2捕集，该技术是由Mattisson等[1]于2001年提出的。以CH4为燃料、NiO为活性成分的CLR原理如图1所示。C....

图3批次进料流化床示意Fig.3Schematicdiagramofbatchfluidizedbed

155cycledoxygencarrier为10%，对应的载氧率为ROC2.1%，其中ROC的计算方法见数据处理部分。筛分后氧载体颗粒的粒径为106~300m，按照世界卫生组织(WHO)制定的标准方法[24]测试，得到堆积密度为2.50g/cm3。氧载体的破碎强度采用力新宝FG....

图4在770℃时30%CH20%CO20%HO气氛中的0反应时间/s0300600900

第24期梅道锋等：高铝耐火砖负载NiO氧载体的沼气化学链重整制氢流化床实验研究7257质量，g。3实验结果与讨论3.1反应过程描述典型的还原–氧化循环如图4所示。整个过程由还原阶段(包含燃烧和重整)、N2气吹扫阶段、氧化阶段组成。气体浓度/%0406080反应时间/s030060....

图5流化床中870℃时过程比较气体浓度020反应时间/s(c)

O2气体，表明该反应气氛下不存在碳沉积。3.2沼气中CH4制氢途径比较甲烷可通过多种途径转化为H2，包括：CH4热裂解制氢、CH4CO2干重整制氢、CH4H2O湿重整制氢以及本文的沼气(CH4CO2H2O)湿重整制氢。由于制氢机理不同，上述各途径得到的产物分布不尽相同。为了辨识各....

本文编号：3915920