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相似文献
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1.
铁矿石载氧体化学链燃烧高温还原表征   总被引:3,自引:1,他引:3  
基于热重分析仪研究了950℃下天然赤铁矿石载氧体与H2还原反应过程中的反应性能,并借助于X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜与电子能谱(SEM-EDS)联用,对还原反应固体产物进行了表征.研究表明,950℃下载氧体反应速率最大值出现在转化率为0.11时,此阶段主要是由Fe2O3完全转化为Fe3O4,反应很容易进行.随后反应...  相似文献   

2.
铜基载氧体与可燃固体废弃物化学链燃烧特性研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
采用机械混合法制备了铜基载氧体,利用两段式管式炉反应平台和磁悬浮热重分析仪分别研究了铜基载氧体与石墨、可燃固体废弃物典型组分及可燃固体废弃物热解气模型物CH4的化学链燃烧特性。结果表明,机械混合法制备的Cu80Si950载氧体强度高,具有良好的转化率和循环稳定性,是实现可燃固体废弃物化学链燃烧的一种比较理想的载氧体。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和颗粒强度测定仪对各个反应阶段载氧体进行分析。结果表明,Cu80Si950载氧体参与反应后表面结构发生巨大改变,机械强度骤降。多次循环之后载氧体结构趋于规则均匀化,形成类似球棒形状的大孔隙率结构,强度保持不变,使得载氧体在长时间使用过程中反应性能得以维持。  相似文献   

3.
以NiO/Al2O3为载氧体,在1 kWth串行流化床反应器上进行了煤化学链燃烧实验,通过四个参数:碳转换效率ηC,coal、煤气化产物的转换效率、碳捕集效率ηC,cap及煤燃烧效率ηcombust对煤燃烧过程进行表征,考察了燃料反应器温度tFR、过量空气系数α、隔离器水煤比SLS/C、燃料反应器水煤比SFR/C和热负荷等参数的影响。结果表明,tFR和SLS/C的增大有利于煤气化产物的转换;tFR、α和SLS/C的增大有助于ηC,coal的提高,随着SFR/C由0.8增加到1.8,ηC,coal呈先增加再减小的趋势,并在SFR/C=1.2达到最大值;ηcombust和ηC,coal变化趋势保持一致,主要受飞灰含碳量中残碳损失的影响;tFR提高有助于提高ηC,cap,而α和SLS/C的增大使得ηC,cap降低。  相似文献   

4.
基于镍基修饰的铁矿石载氧体煤化学链燃烧实验   总被引:3,自引:1,他引:3  
使用1 kWth串行流化床反应器,研究了以铁矿石为载氧体以及对铁矿石进行镍基修饰情况下煤化学链燃烧特性,对两种修饰方法(机械混合和浸渍)进行了对比评价。结果表明,铁矿石载氧体具有良好的反应性能和稳定性,是实现煤化学链燃烧的一种比较理想的载氧体。向矿石中机械添加少量NiO/Al2O3载氧体,能够有效改善其反应活性,提高系统CO2捕集率;采用浸渍法修饰的铁矿石载氧体煅烧后,总体微观孔隙结构变差,导致煤气化产物与载氧体间的反应无法充分进行,系统CO2捕集率显著下降。浸渍修饰的方法和过程需要进一步的研究和改善。  相似文献   

5.
采用共沉淀法制备不同物质的量比Mn掺杂的铁基载氧体(Mn-Fe2O3),并进行XRD、BET和TEM表征。开展不同温度下Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧实验,研究载氧体的反应特性,确定较优的掺杂量和反应温度。结果表明,适量的Mn掺杂有助于改善铁基载氧体的反应活性,Fe∶Mn物质的量为50∶1时燃烧反应转化率最高。多循环化学链燃烧实验证实了载氧体稳定性较好。不同升温速率(30、40、50℃/min)下反应动力学分析表明,Mn-Fe2O3与CO的化学链燃烧还原反应均属于随机成核和随后生长的Avrami-Erofeev方程模型,并依据模型分别计算出了该模型的活化能和频率因子。  相似文献   

6.
为提高化学链燃烧中CaSO4载氧体的机械强度和反应活性,采用机械混合法制备了负载甘油、硅溶胶以及拟薄水铝石惰性载体的CaSO4载氧体,并对其机械强度、反应特性等进行了实验研究。结果表明,甘油和硅溶胶的加入可显著提高CaSO4载氧体的机械强度,而拟薄水铝石作用较小。热重还原实验表明,甘油和硅溶胶的加入可加快载氧体与甲烷的反应速率,缩短反应时间。XRD分析表明,惰性载体的加入不会影响CaSO4向CaS转化,CaSO4接近完全转化。  相似文献   

7.
化学链燃烧中CaSO4复合载氧体的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用浸渍法制备CaSO4复合载氧体,在固定床上进行甲烷化学链燃烧实验研究.探讨了还原温度、CH4含量、载氧体的颗粒粒径和质量等因素对还原反应的影响.结果表明,Ni-Fe混合添加剂显著提高CaSO4载氧体的反应活性;合适的还原温度为925℃左右;CH4含量的降低和载氧体质量的增加,将抑制积炭的发生,并获得较高气体转化率;...  相似文献   

8.
煤化学链燃烧Fe2O3载氧体的反应性研究   总被引:2,自引:2,他引:2  
利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe2O3载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO2的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO2干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH4浓度增加,且CH4浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe2O3的还原产物为Fe3O4,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。  相似文献   

9.
以天然石膏粉、膨润土(bentonite)和Fe(NO3)3·9H2O为原料,通过机械混合造粒法制备了钙基复合载氧体。在小型流化床反应器中,水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、活性组分含量及循环次数对复合载氧体反应活性的影响,同时考察了不同煤种化学链燃烧反应特性。实验结果表明,CaSO4含量为60%,Fe2O3为活性助剂的CaSO4-Fe2O3/ben(Ca-Fe/ben)载氧体平均磨损速率为0.089%/h。反应温度为900℃时,碳转化率达到95%所需的时间为20.8min,CO2平均干基浓度为95.99%,表现高的反应活性。10次氧化/还原反应后,CO2平均干基浓度保持在80%,载氧体保持良好的循环反应活性。同时,实验发现高挥发分高灰分的煤种更适于煤的化学链燃烧,且CO2浓度均保持在90%以上。粒径分布曲线表明循环反应中载氧体表现强的抗磨损能力。  相似文献   

10.
11.
采用密度泛函理论计算和实验研究形貌可控制备氧化铁作为高效载氧体用于化学链燃烧的可行性. 首先从理论上对比分析Fe2O3高指数晶面[104]和低指数晶面[001]的反应活性及深层还原反应机理. 表面反应结果显示, Fe2O3[104]氧化CO的反应活性远高于Fe2O3[001], Fe2O3[104]被还原成为低价的铁氧化物或单质, 这些低价的铁氧化物或单质可被O2氧化再生. 载氧体和CO深层反应结果显示Fe2O3[104]可被CO彻底还原成Fe单质, Fe2O3[104]释放氧能力强, 反应活性高; 而Fe2O3[001]还原到一定程度后反应能垒高, 抑制表面进一步还原, 释放氧能力有限. 最后, 实验结果进一步证明了Fe2O3[104]作为载氧体用于化学链燃烧的高反应活性及稳定性.  相似文献   

12.
煤化学链燃烧必然释放汞,汞与载氧体表面相互作用,影响表界面的氧化还原反应。本文采用密度泛函理论计算,研究汞(Hg0)在理想表面(Fe2O3[001])和一系列被还原表面(Fe2O2.75、Fe2O2.5、Fe2O2.25、Fe2O1.625、Fe2O0.875、Fe2O0.375和Fe)的吸附,以及Hg0对Fe2O1.625、Fe2O0.875、Fe2O0.375和Fe等表面催化CO分解反应的协同作用机理。Hg0物理吸附在理想Fe2O3[001]表面。随着Fe2O3[001]表面不断被还原,Hg0发生化学吸附。Hg0吸附降低了CO与Fe2O3、Fe2O2.75、Fe2O2.5和Fe2O2.25等表面之间的相互作用,抑制O传递氧化CO为CO2的反应;载氧体进一步还原过程中,Hg0吸附促进了CO与Fe2O1.625、Fe2O0.875、Fe2O0.375及Fe等表面之间的相互作用,进而促进了表面对CO的催化分解反应,加速了载氧体表面的积碳,降低了化学链燃烧效率。因此,合理控制载氧体的还原程度既可以减弱Hg0的吸附,也可以抑制积碳的形成,这对化学链燃烧的操作优化至关重要。  相似文献   

13.
Chemical looping combustion (CLC) of carbonaceous compounds has been proposed, in the past decade, as an efficient method for CO2 capture without cost of extra energy penalties. The technique involves the use of a metal oxide as an oxygen carrier that transfers oxygen from combustion air to fuels. The combustion is carried out in a two-step process: in the fuel reactor, the fuel is oxidized by a metal oxide, and in the air reactor, the reduced metal is oxidized back to the original phase. The use of iron oxide as an oxygen carrier has been investigated in this article. Particles composed of 80 wt% Fe2O3, together with Al2O3 as binder, have been prepared by impregnation methods. X-ray diffraction (XRD) analysis reveals that Fe2O3 does not interact with the Al2O3 binder after multi-cycles. The reactivity of the oxygen carrier particles has been studied in twenty-cycle reduction-oxidation tests in a thermal gravimetrical analysis (TGA) reactor. The components in the outlet gas have been analyzed. It has been observed that about 85% of CH4 converted to CO2 and H2O during most of the reduction periods. The oxygen carrier has kept quite a high reactivity in the twenty-cycle reactions. In the first twenty reaction cycles, the reaction rates became slightly higher with the number of cyclic reactions increasing, which was confirmed by the scanning electron microscopy (SEM) test results. The SEM analysis revealed that the pore size inside the particle had been enlarged by the thermal stress during the reaction, which was favorable for diffusion of the gaseous reactants into the particles. The experimental results suggested that the Fe2O3/Al2O3 oxygen carrier was a promising candidate for a CLC system.  相似文献   

14.
Fe2O3/Al2O3 and Fe2O3/Al2O3 modified by low content of Ni (below 2% in weight) oxygen carriers were prepared by mechanical mixing and impregnation method. The synthesized oxygen carriers were characterized by means of X‐ray diffraction (XRD), X‐ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), BET‐surface area and temperature programmed reduction (TPR). Besides, redox cyclic reactivity and the performance of chemical looping reforming of methane of the oxygen carriers were studied in a thermal gravimetrical analysis (TGA) and fixed bed at 850°C. It was observed that the redox reactivity of the oxygen carriers is improved by Ni addition because synergic effect may occur between NiO and Fe2O3/Al2O3 to form NiFe2O4 and NiAl2O4 spinel phases. However, the improvement was not apparent as Ni addition reached 1 wt% or more because more nickel loaded resulted in methane decomposition into H2 and carbon leading to carbon deposition. The SEM and BET analysis showed that NiFe2O4 and NiAl2O4 particles dispersed into the pores of the Fe2O3/Al2O3 particles in the course of preparation. In addition, the resistance to sintering of the modified samples increased with the Ni addition increasing. The results of successive redox cycles showed that the Ni modified Fe2O3/Al2O3 oxygen carriers have good regenerability. With integration of reactivity and carbon deposition, the content 1.04 wt% of nickel doping was an optimal amount in the three modified samples.  相似文献   

15.
采用水热法制备了Co3O4/CeO2(x)[x为钴铈原子摩尔比n(Co):n(Ce)=6:49:1]和Ce1-yCoyO2-δ(y=0.10.4)2个系列复合氧化物, 并表征了材料的物理化学性质, 考察了这些氧化物作为氧载体参与甲烷化学链转化(化学链燃烧和化学链部分氧化)的反应性能. 结果表明, 2类复合氧化物的甲烷反应活性均明显优于单一氧化物CeO2或Co3O4, 但2类氧载体上的甲烷反应产物的选择性具有明显差异. Ce1-yCoyO2-δ氧载体形成了Ce-Co-O固溶体, 储氧能力明显增强, 体相晶格氧迁移速率与甲烷活化速率匹配较好, 甲烷反应产物以CO和H2的合成气为主, 有利于甲烷的化学链部分氧化. Co3O4/CeO2(x)氧载体中CeO2与Co3O4之间的相互作用改善了材料的储氧能力和氧化活性, 其与甲烷反应时主要生成CO2, 有利于甲烷化学链燃烧. 连续性化学链循环实验表明, 2类氧载体均具有较好的再生性能和循环稳定性.  相似文献   

16.
The interaction of atomic oxygen with the clean Cu(100) surface has been studied by means of cluster and periodic slab models density functional theory in the present paper. The Cu(4,9,4) cluster and a three-layer slab with c(2×2) structure are used to model the perfect Cu(100) surface. Three possible adsorption sites,top, bridge and hollow site, were considered in the calculations. The predicted results show that the hollow site is the prefer site for atomic oxygen adsorbed on Cu(100) surface energetically. This is in good agreement with the experiment. The calculated binding energies are respective 2.014, 3.154 and 3.942 eV for top, bridge and hollow sites at mPW1PW91/LanL2dz level for the cluster model. The geometry of Cu(100) surface has also been optimized theoretically with various density functional methods and the results show that the prediction from the B3PW91/LanL2dz and mPW1PW91/LanL2dz reproduce the experimental observation.The frontier molecular orbitals and partial density of states analysis show that the electron transfer from the d orbital of substrate to the p orbital of the surface oxygen atom.  相似文献   

17.
在密度泛函理论的框架下,采用嵌入点电荷簇模型研究了O2在具有氧缺陷和镁缺陷MgO(001)表面上的吸附.用电荷自洽的方法确定了点电荷的值.计算结果表明,O2倾向吸附在具有氧缺陷的MgO(001)表面上.通过和我们近期研究过的O2在低配位的边、角上吸附结果相比较,发现具有氧缺陷的MgO(001)表面更加有利于O2的吸附和解离. Mülliken电荷分析表明,电荷由底物向吸附的O2反键轨道上转移是导致O2键强削弱的主要原因.势能曲线表明,O2在具有氧缺陷的MgO(001)表面上发生解离所需要克服的能垒比在角阳离子端发生解离所需克服的能垒有大幅度降低.  相似文献   

18.
The catalytic properties of CuCr2O4 with the cubic normal spinel-type structure were discussed by means of studying CO adsorption on the CuCr2O4 (100) surface in the framework of density functional theory. The results of geometry optimization show that CO prefers to adsorb at a Cu site with the adsorption energy of 133.2 kJ/mol. The adsorptions at all sites lead to a decrease in C-O stretching frequency, an increase in C-O bond length and a net positive Mulliken charge for the CO molecule. Population analysis indicates that the charges transfer from the CO molecule to substrate. The density of states for CO molecule before and after adsorption are also computed to discuss the bonding mechanism of CO.  相似文献   

19.
以不同方法制备了系列Fe2O3/Al2O3氧载体,采用XRD、H2-TPR、CH4-TPR、O2-TPD和BET等分析技术对氧载体进行了表征。研究了不同Fe2O3负载量氧载体的甲烷化学链燃烧性能,考察了不同制备方法对Fe2O3/Al2O3氧载体结构、反应性和产物选择性的影响。结果表明,Fe2O3负载量对氧载体活性及产物中CO2选择性的影响较大,负载量较低时氧载体活性较低且引起甲烷部分氧化产物CO含量增加。制备方法亦对氧载体与甲烷的反应活性有所影响,整体上共沉淀法制备的质量分数60%Fe2O3/Al2O3氧载体具有较高的氧化活性和化学链循环稳定性。其在反应温度850℃、反应时间15 min、30次循环后甲烷转化率及产物中CO2选择性均未见明显降低。  相似文献   

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