[發(fā)明專(zhuān)利]陶瓷復(fù)合顆粒的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110226206.2
• 申請(qǐng)日: 2007-01-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102390979A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范良士;P·古普塔;L·G·貝拉斯克斯巴爾加斯;李凡星
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 俄亥俄州立大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/01
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/01;C04B35/622
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 陳季壯

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枺?00780006757.X；申請(qǐng)人：俄亥俄州大學(xué)；發(fā)明名稱(chēng)：“轉(zhuǎn)化烯料的體系和方法”的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明大體上涉及轉(zhuǎn)化燃料的體系和方法，并大體上涉及用于燃料轉(zhuǎn)化的氧化還原反應(yīng)器體系。

一直需要清潔和有效的能量產(chǎn)生體系。產(chǎn)生能量載體例如蒸汽、氫氣、合成氣、液體燃料和/或電的大多數(shù)商業(yè)方法基于化石燃料。另外，對(duì)化石燃料的依賴(lài)性預(yù)計(jì)在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)仍會(huì)持續(xù)，這是由于與可更新來(lái)源相比低得多的成本。當(dāng)前，碳質(zhì)燃料例如煤炭、天然氣、石油焦的轉(zhuǎn)化一般經(jīng)由燃燒或重整過(guò)程進(jìn)行。然而，碳質(zhì)燃料，特別是煤炭的燃燒是碳密集性過(guò)程，其向環(huán)境排放大量二氧化碳。在該過(guò)程中由于煤炭中的復(fù)雜內(nèi)容物還產(chǎn)生硫和氮化合物。

另一方面，金屬氧化物和碳質(zhì)燃料之間的化學(xué)反應(yīng)可以提供回收存儲(chǔ)在燃料中的能量的更好方式。一些方法基于金屬氧化物顆粒與碳質(zhì)燃料的反應(yīng)以產(chǎn)生有用的能量載體。例如，Ishida等人的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)5,447,024描述了其中使用氧化鎳顆粒經(jīng)由化學(xué)循環(huán)過(guò)程將天然氣轉(zhuǎn)化成熱的方法，該熱可以用于渦輪機(jī)。然而，純金屬氧化物的可再循環(huán)性是差的并且構(gòu)成其在商業(yè)和工業(yè)過(guò)程中使用的障礙。此外，這種技術(shù)具有有限的可應(yīng)用性，因?yàn)樗鼉H能轉(zhuǎn)化天然氣，該天然氣比其它化石燃料更昂貴。另一種熟知的工藝是蒸汽-鐵工藝，其中使煤炭衍生的爐煤氣與氧化鐵顆粒在流化床反應(yīng)器中反應(yīng)以稍后用蒸汽再生而產(chǎn)生氫氣。然而，這種工藝由于反應(yīng)固體和氣體之間的不適當(dāng)接觸而遇到差的氣體轉(zhuǎn)化率問(wèn)題，并且不能產(chǎn)生富氫料流。

隨著對(duì)更清潔且更有效的燃料轉(zhuǎn)化體系的要求增加，產(chǎn)生了對(duì)改進(jìn)的體系，和其中的體系部件的需要，它們將有效地轉(zhuǎn)化燃料，同時(shí)減少污染物。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，提供了轉(zhuǎn)化燃料的體系。該體系包括包含許多陶瓷復(fù)合顆粒的第一反應(yīng)器，其中該陶瓷復(fù)合顆粒包含至少一種布置在載體上的金屬氧化物。該第一反應(yīng)器設(shè)置為用燃料還原至少一種金屬氧化物以產(chǎn)生還原的金屬或還原的金屬氧化物。該體系還包括第二反應(yīng)器和第三反應(yīng)器，該第二反應(yīng)器設(shè)置為氧化該還原的金屬或還原的金屬氧化物以產(chǎn)生金屬氧化物中間體，該第三反應(yīng)器設(shè)置為通過(guò)氧化該金屬氧化物中間體使至少一種金屬氧化物再生。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了將燃料轉(zhuǎn)化成氫氣、CO或合成氣的方法。該方法包括以下步驟：在燃料和金屬氧化物之間的還原反應(yīng)中將金屬氧化物還原成還原的金屬或還原的金屬氧化物；用氧化劑將該還原的金屬或還原的金屬氧化物氧化成金屬氧化物中間體，同時(shí)還產(chǎn)生氫氣、CO或合成氣；和通過(guò)將該金屬氧化物中間體氧化使該至少一種金屬氧化物再生。

在又一個(gè)實(shí)施方案中，提供了包括費(fèi)-托反應(yīng)器的體系。該費(fèi)-托反應(yīng)器設(shè)置為由包含氣體燃料的原料混合物產(chǎn)生烴燃料。該體系還包括包含許多陶瓷復(fù)合顆粒的第一反應(yīng)器，其中該陶瓷復(fù)合顆粒包含至少一種布置在載體上的金屬氧化物。該第一反應(yīng)器設(shè)置為用氣體燃料將金屬氧化物還原成還原的金屬或還原的金屬氧化物，其中該氣體燃料至少部分地包含通過(guò)費(fèi)-托反應(yīng)器產(chǎn)生的烴燃料。該體系還包括第二反應(yīng)器，其設(shè)置為用蒸汽將該還原的金屬或還原的金屬氧化物氧化以產(chǎn)生金屬氧化物中間體。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了陶瓷復(fù)合顆粒的制備方法。該方法包括：使金屬氧化物與載體材料反應(yīng)；在大約200-大約1500℃的溫度下熱處理金屬氧化物和載體材料的混合物以產(chǎn)生陶瓷復(fù)合粉末；將該陶瓷復(fù)合粉末轉(zhuǎn)化成陶瓷復(fù)合顆粒；和在反應(yīng)器中使用之前將該陶瓷復(fù)合顆粒還原和氧化。

考慮以下詳細(xì)描述將更完全地理解由本發(fā)明實(shí)施方案提供的附加特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。

當(dāng)結(jié)合以下附圖一起閱讀時(shí)，可以最佳地理解本發(fā)明說(shuō)明性實(shí)施方案的以下詳細(xì)描述，在附圖中，同樣的結(jié)構(gòu)用同樣的參考編號(hào)表示，并且附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的由煤炭產(chǎn)生氫氣的體系的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的由煤炭產(chǎn)生氫氣的另一種體系的示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的使用直接化學(xué)循環(huán)和灰分分離篩由煤炭產(chǎn)生氫氣的另一種體系的示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的使用直接化學(xué)循環(huán)和灰分分離旋風(fēng)分離器由煤炭產(chǎn)生氫氣的另一種體系的示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的由煤炭產(chǎn)生氫氣的另一種體系的示意圖，其中該體系使用用于熱回收的第三反應(yīng)器；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的由煤炭產(chǎn)生氫氣的另一種體系的示意圖，其中該體系在用于脫硫的第一反應(yīng)器中使用吸附劑；