钙基复合载氧体%2f煤化学链气化反应性能的研究.pdfVIP

胡修德等．钙基复合载氧体／煤化学链气化反应性能研究 2013年9月 钙基复合载氧体／煤化学链气化反应性能研究 胡修德贾伟华刘永卓田红景郭庆杰 (青岛科技大学化工学院清洁化工过程山东省高校重点实验室山东青岛266042) 擒翼：本文以膨润土(简称：Ben)为载体，采用机械混合一浸渍法制备了三种钙基复合载氧体，并以水蒸气作 为气化／流化介质，在流化床中考察了钙基复合载氧体与煤化学链气化反应特性和循环反应性能。结果表明： 在910℃时，添加不同修饰物的钙基复合载氧体与煤化学链气化的反应活性依次为CaBenKCaBenFe CaBenCaCaBen。选择复合载氧体CaBenK进行循环实验，在5次还原一氧化循环过程中，碳转化率略有下降， 合成气含量及冷煤气效率有上升趋势。制备的CaBenK复合载氧体具有较好的循环反应性能，适用于煤化学链 气化工艺。 关t词：钙基复合鼍氯体流化床化学链气化冷煤气效率 煤化学链气化(CoalDirectChemical Looping 气化技术，该技术是煤催化气化技术与化学链技术的耦合。在煤化学链气化过程中，载氧体可循环使 用，为气化反应持续进行提供热量；载氧体对煤气化起到一定的催化作用，可降低反应温度，加快气 化反应进行；煤气化所需的氧由载氧体和气化剂提供，通过调节载氧体与燃料的比值及气化剂的流量， 得到以CO和H2为主要组分的合成气[L21。 载氧体具有载氧、载热及催化作用，直接影响着整个煤化学链气化系统的运行。目前，用于固体 燃料(如煤)化学链气化技术中的载氧体研究较少。CaSO。因其储量丰富、价格低廉、载氧能力强、 无二次污染等优点，成为目前研究较多的一种非金属载氧体【3～1。阿尔斯通公司开发的混合燃烧一气化 工艺，以CaS04为氧载体生产合成气或氢气，研究发现CaS04具有良好的载热性能及较高的合成气选 氧体的催化作用可以降低气化反应活化能，从而降低反应温度，抑制CaS04副反应的发生。 综合煤气化过程中载氧体的催化和载热载氧功能，本文制备了煤基化学链气化的钙基复合载氧体。 准备过程中以膨润土为载体，采用机械混合法制备了钙基载氧体，并浸渍碱金属、碱土金属和过渡金 属等修饰物，得到三种钙基复合载氧体。最后在自行搭建的小型流化床反应器中，考察了钙基复合载 氧体与煤化学链气化反应特性和循环反应性能。 1实验部分 1．1实验原料 1．1．1神木煤筛选 试验选用神木煤为原料，利用粉煤机将其粉碎，并筛选出粒径为100-200肛m的神木煤颗粒。神木 煤的工业分析及元素分析见表l。 裹1神木纛的工业分析与元蠢分析 作者简介l胡修德(1987·)，男，硕士研究生：郭庆杰，通讯联系人。E-mail：qj_guo@yahoo．corn 基金项目l国家自然科erich20876079)：KoreaInstituteofEnergyResearch(KIER) 中国颗粒学会《流态化专业委员会》第七届全国流态化会议 2013年9月 1．1．2载氧体制备 然后浸渍到CaSO。和膨润土的混合物中。搅拌混合均匀，经挤条、造粒，得到形状规则的复合载氧体 颗粒。将颗粒自然干燥5h后，置于80℃干燥箱中干燥4h，移入950℃马弗炉中煅烧2h，然后冷却 至室温。采用粉碎机将载氧体粉碎，筛分后得到粒径为100．200um的载氧体颗粒。 囊2四种■曩体的组威及其质■比 Table2Massratioand ofthe carrier compositionspreparedoxygen 图1实验装置 Fig．1Experimentalsetup 煤化学链气化实验在流化床反应器平台上进行，该平台主要包括供气系统(蒸汽发生器、气瓶、 气体流量计)、流化床反应器、自动控温装置、旋风分离器、冷凝器、气体采集与分析