鈣基復(fù)合載氧體-煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)性能研究.pdf

1、在環(huán)境污染與能源緊缺的雙重壓力下，世界各國均大力發(fā)展能源清潔高效利用技術(shù)。煤化學(xué)鏈氣化技術(shù)（Chemical-LoopingGasification，CLG）將煤催化氣化技術(shù)與化學(xué)鏈技術(shù)耦合在一起，是一種新穎高效的煤氣化技術(shù)，近年來受到了研究者們的廣泛關(guān)注。CLG是利用載氧體向煤氣化提供反應(yīng)所需的氧與熱量，通過控制載氧體、氣化劑、燃料三者之間的比率來獲得目的氣化產(chǎn)物。本文對鈣基載氧體/煤化學(xué)鏈氣化技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，主要研究內(nèi)容及結(jié)論如

2、下:
　　首先，在間歇流化床反應(yīng)器中，以水蒸氣作為氣化-流化介質(zhì)考查了載體對鈣基載氧體性能的影響。以γ-A12O3、SiO2、膨潤土(Bentonite)三種材料作為載體，采用機(jī)械混合造粒法制備了三種載氧體。在化學(xué)鏈氣化實驗中發(fā)現(xiàn)CaSO4/Bentonite(CaBen)載氧體性能良好，900℃時煙煤（神木煤）的碳轉(zhuǎn)化率及冷煤氣效率分別達(dá)到90.24％、80.32％。在磨損實驗中CaBen載氧體表現(xiàn)出良好的抗磨損性能，磨損實驗進(jìn)

3、行200min后其磨損率為0.87％。通過實驗研究了操作條件對鈣基載氧體與煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)性能的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度、水蒸氣流量等操作條件對載氧體與煤化學(xué)鏈氣化的反應(yīng)性能影響較大。溫度由750℃升高到950℃，煙煤、褐煤（北宿煤）與無煙煤（陽泉煤）的平均碳轉(zhuǎn)化速率及冷煤氣效率也隨之升高;溫度對煙煤的影響較為明顯，在950℃時，其平均碳轉(zhuǎn)化速率達(dá)到4.52％/min，冷煤氣效率為87.95％。三種煤的停留時間均隨水蒸氣流量的增加而縮短。

4、r>　　其次，采用機(jī)械混合浸漬法制備了三種鈣基復(fù)合載氧體，發(fā)現(xiàn)溫度為900℃時，添加不同修飾物的鈣基載氧體與煙煤的反應(yīng)活性依次為CaKBen＞CaCaBen＞CaFeBen＞CaBen。對復(fù)合載氧體CaKBen循環(huán)性能進(jìn)行考察發(fā)現(xiàn)，在十次循環(huán)實驗中煙煤的冷煤氣效率保持在85％左右，表明復(fù)合載氧體CaKBen的循環(huán)性能良好，XRD與SEM分析表明載氧體晶相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、孔隙發(fā)達(dá)。對復(fù)合載氧體CaKBen與煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)機(jī)理及反應(yīng)動力學(xué)進(jìn)行研

5、究表明，活性位擴(kuò)展模型很好地揭示了復(fù)合載氧體CaKBen與煤化學(xué)鏈氣化反應(yīng)的動力學(xué)規(guī)律，證明了氣化過程中CaSO4與K2CO3具有協(xié)同作用。
　　另外，對鈣基載氧體在化學(xué)鏈氣化過程中硫釋放規(guī)律進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)溫度及水蒸氣流量等操作條件對含硫氣體的釋放影響較大。溫度的升高及水蒸氣流量增加均使得鈣基載氧體副反應(yīng)速率加快，含硫氣體H2S達(dá)到平衡值及COS含量達(dá)到峰值的時間縮短。復(fù)合載氧體CaCaBen釋放的COS氣體含量峰值降低了2.7