化學(xué)鏈空氣分離技術(shù)載氧體的熱力學(xué)和動力學(xué)研究.pdf

1、氧氣在我們的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中都扮演著極其重要的角色，全球?qū)τ谘鯕獾男枨罅棵磕暌?％的速度增長，其產(chǎn)量現(xiàn)已位居世界氣體產(chǎn)量的第二位。尤其在工業(yè)生產(chǎn)中，對于氧氣的需求量極大，然而現(xiàn)有的制氧技術(shù)在投資、運行等方面花費仍舊較高?；瘜W(xué)鏈空氣分離技術(shù)是基于化學(xué)鏈燃燒技術(shù)提出的新型制氧方法，能耗不到傳統(tǒng)深冷法的1/3，設(shè)備簡單、成本低廉，適用于大多數(shù)用氧場合，具有非常廣闊的發(fā)展前景。
　　化學(xué)鏈空氣分離技術(shù)利用載氧體連續(xù)的氧化還原反應(yīng)制取氧

2、氣，載氧體的性能直接決定著制氧系統(tǒng)的優(yōu)劣，該技術(shù)的最大挑戰(zhàn)就是尋求一種高效穩(wěn)定的載氧體。本文從熱力學(xué)的角度選取了合適的載氧體，對其性能進行了熱重實驗的研究，并建立了載氧體脫氧反應(yīng)的動力學(xué)機理模型。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)從元素周期表中，根據(jù)金屬元素的物理性質(zhì)和熱力學(xué)性質(zhì)選擇合適的金屬氧化物作為載氧劑，選取SiO2、TiO2、ZrO2作為惰性載體，最終確定CuO(SiO2、TiO2、ZrO2)、Co3O4(ZrO2)和Cu/C

3、o(ZrO2)三種類型載氧體適用于CLAS系統(tǒng)。
　　(2)采用等溫恒重和程序升溫兩種技術(shù)對載氧體在不同條件下的反應(yīng)特性進行了研究。得出以下結(jié)論:升溫速率越大，載氧體發(fā)生反應(yīng)的溫度越高，反應(yīng)完成的時間越短;反應(yīng)溫度越高，顆粒直徑越小，載氧體反應(yīng)的速率越快;惰性載體不同，載氧體反應(yīng)性能不同，其反應(yīng)活性是CuO/ZrO2＞ CuO/TiO2＞ CuO/SiO2。
　　(3)根據(jù)等溫法和程序升溫?zé)嶂胤ㄋ玫膶嶒灁?shù)據(jù)，以現(xiàn)有的常用氣