[發明專利]一種高性能雙核鐵基載氧體顆粒及其制備方法

有效

• 申請號: 201210144139.4
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN103387865A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 王偉;王首都;祝捷;胡月
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C10L10/00
• 分類號: C10L10/00
• 代理公司: 北京萬慧達知識產權代理有限公司 11111
• 代理人: 楊穎;張一軍

技術領域

本發明屬于化學鏈燃燒系統中載氧體顆粒的制備技術領域，特別涉及一種適用于化學鏈燃燒技術，由金屬氧化物作為載氧體的載氧體顆粒的制備方法。

背景技術

化學鏈燃燒技術是一種新型的無焰燃燒技術，這種技術的優點是燃料在其燃燒的過程中，氧原子由載氧體實現從氧氣向燃料的傳遞，在使用含碳燃料時產物只有CO₂和H₂O，通過簡單的冷凝就可以較低的能源消耗實現CO₂的減排，與此同時也徹底根除了各類NO_x的生成。此外，由于載氧體在反應器之間循環，實現了熱量的傳遞，有效提高了化學鏈燃燒系統的效率。化學鏈燃燒技術具有高效、清潔和經濟的特點，而載氧體的制備和選取是實現化學鏈燃燒技術的關鍵。載氧體在化學鏈燃燒技術中起到傳遞氧和熱量的作用，因此載氧體的性能直接影響整個化學鏈燃燒系統的運行，要求載氧體具備高反應活性、高循環活性的特點。目前常用的載氧體多為金屬氧化物，主要有Ni、Fe、CO、Cu、Mn、Ce，惰性載體主要有Al₂O₃、SiO₂、MgAl₂O₄、膨潤土，不同的活性組分和惰性組分以及制備方法、燒結溫度都會對載氧體的性能產生影響。相對其它載氧體而言，鐵基載氧體具有載氧率高、價格低廉，環境友好，同時可用于化學鏈重整制氫技術等特點。但是，對鐵基載氧體而言，其與燃料反應的速度低于鎳、銅等載氧體。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術的不足，提供一種提高性能的鐵基載氧體及其制備方法，該載氧體能夠實現化學鏈燃燒技術中原料的高轉化率。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種高性能雙核鐵基載氧體顆粒，載氧體為惰性組分負載的活性金屬氧化物，所述金屬氧化物包含兩種活性金屬氧化物作為活性組分，其中一種活性金屬氧化物為氧化鐵。

優選地，所述氧化鐵與其它活性金屬氧化物的重量比為：65~99：1~35。

優選地，所述其它活性金屬氧化物為氧化鎳、氧化銅、氧化錳、氧化鈷、氧化鈰或氧化鋅。

優選地，所述惰性組分負載的兩種活性金屬氧化物含量占載氧體總重量的40-80%。

其中，所述惰性組分優選采用為Al₂O₃、MgAl₂O₄、膨潤土或ZrO₂。

為了制備獲得上述高性能雙核鐵基載氧體顆粒，本發明進一步提供了其制備方法，主要核心在于：制備載氧體過程中，在鐵鹽中加入一種其它金屬鹽類，經燒結得到載氧體顆粒。

優選地，上述制備方法具體包括如下步驟：

（1）將異丙醇鋁加入適量的去離子水中，充分水解，通過水解揮發水解生成的異丙醇；

（2）按比例取鐵鹽和一種其它活性金屬鹽，溶解、混合于去離子水中；然后將其加入至步驟（1）中的溶液中；

（3）充分混合攪拌，燒結得到載氧體。

本發明采用向鐵基載氧體中加入其它活性氧化物，可以大幅度提高載氧體與燃料的活性速率。除了本發明提供的制備方法，雙核鐵基載氧體還可以應用現有技術中的其它制備方法、并可用選擇應用不同的惰性載體，具有廣泛的適用性。本發明提供載氧體顆粒及其制備方法不影響鐵基載氧體原有的均勻穩定、耐高溫、再生性強，其制備工藝簡單，對鐵基載氧體的反應性能有較大提高。

附圖說明

圖1-5是本發明實施例1-5中所制備的載氧體在TGA上的轉化率隨時間變化圖；

其中，X=(m_ox-m)/(m_ox-m_red)

式中：

m：樣品質量

m_red：還原態樣品質量

m_ox：氧化態樣品質量