[發(fā)明專利]一種鈣基載氧體的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410422416.2
• 申請(qǐng)日: 2014-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN104164273A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳晉滬;畢文卓;陳天舉;趙瑞東;武景麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號(hào): C10L10/00
• 分類號(hào): C10L10/00;B01J27/053
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;李穎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)中載氧體的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈣基載氧體的制備方法。

背景技術(shù)

化學(xué)鏈燃燒技術(shù)(Chemical-looping?Combustion，CLC)是一種全新的燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高效低成本的CO₂捕集。化學(xué)鏈燃燒的基本原理是通過載氧體的還原和氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)空氣和燃料的間接燃燒。CLC系統(tǒng)由氧化反應(yīng)器即空氣反應(yīng)器，還原反應(yīng)器即燃料反應(yīng)器和載氧體組成。載氧體由金屬氧化物或非金屬硫酸化合物與載體組成，其中金屬氧化物或非金屬硫酸化合物是真正參與反應(yīng)傳遞氧的物質(zhì)，而載體是用來承載金屬氧化物或非金屬硫酸化合物并提高化學(xué)反應(yīng)特性的物質(zhì)，所以載氧體的性能好壞是影響CLC系統(tǒng)效率高低的最重要的因素。目前常用的載氧體多為包含Ni、Cu、Mn、Fe和Co等元素的金屬氧化物，具有反應(yīng)活性高且循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但在以可燃固體廢棄物為燃料的化學(xué)鏈反應(yīng)系統(tǒng)中，載氧體可以與可燃固體廢棄物中的硫和灰分發(fā)生反應(yīng)造成載氧體失活，同時(shí)載氧體難以與可燃固體廢棄物完全分離會(huì)造成載氧體損失，而這些載氧體價(jià)格又比較昂貴，因此這類載氧體不適用于以可燃固體廢棄物為燃料的化學(xué)鏈燃燒系統(tǒng)。一些天然的鐵礦石和硫酸鈣等雖然其價(jià)格低廉，但由于其機(jī)械強(qiáng)度不好，使用中需要大量的載氧體進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。因此制備價(jià)格低廉且機(jī)械強(qiáng)度好的載氧體對(duì)實(shí)現(xiàn)可燃固體廢棄物化學(xué)鏈燃燒具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有載氧體存在的價(jià)格昂貴、機(jī)械強(qiáng)度低的缺陷，提供了一種鈣基載氧體的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種鈣基載氧體的制備方法以硫酸鈣作為主體原料，在以氧化鋁、硅溶膠或甘油作為惰性組分，采用機(jī)械混合法，通過研磨、成型、干燥及煅燒后得到具有機(jī)械強(qiáng)度介于5N和70N之間的條狀硫酸鈣載氧體。

進(jìn)一步的說，將主體原料和惰性組分混合，待呈黏糊狀后加入到球磨機(jī)中充分混合取出擠壓成型，成型后于馬弗爐煅燒500-900℃下，煅燒5-12h，煅燒后即得到條狀載氧體；其中，惰性組分于載氧體中的負(fù)載量為16％～66.7％。所述主體原料和惰性可由水混合成糊狀物，待用。

所述球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150-250r/min，碾磨時(shí)間為4-16h。

所述擠壓成型后于室溫下干燥處理8-12h。

本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比所具有的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明將惰性載體和硫酸鈣用機(jī)械混合法充分混合，通過成型，干燥及煅燒后得到條狀的載氧體，制備方法簡單；載氧體價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好、機(jī)械強(qiáng)度高于普通鈣基載氧體且其載氧能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他金屬氧化物載氧體；以硫酸鈣(CaSO₄)為基體的載氧體由于CaSO₄顆粒和合成氣CO、H₂還原反應(yīng)的活化性能與NiO接近，活性組分分布均勻，反應(yīng)性能高。一種條狀載氧體的制備方法。本發(fā)明具有制備方法簡單、制備的載氧體價(jià)格低廉、載氧能力高于其他金屬氧化物載氧體、且機(jī)械強(qiáng)度高于普通鈣基載氧體的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)本發(fā)明獲得的載體可作為用于以煤、生物質(zhì)和城市固體廢棄物為燃料的化學(xué)鏈燃燒的載氧體。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的添加惰性載體的硫酸鈣載氧體。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅溶膠和硫酸鈣配比1:1的條狀載氧體與CH₄反應(yīng)前的XRD譜圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅溶膠和硫酸鈣配比1:1的條狀載氧體與CH₄反應(yīng)后的XRD譜圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅溶膠和硫酸鈣配比1:1的條狀載氧體與CH₄反應(yīng)的熱重曲線圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。本實(shí)施方案以硫酸鈣為主體原料，以氧化鋁、硅溶膠或甘油為惰性組分，其硫酸鈣的負(fù)載量為16％～66.7％。將硫酸鈣粉末、惰性組分和適量水加入到球磨機(jī)中，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為150-250r/min，碾磨時(shí)間為4-16h。然后將混合好的載氧體擠壓成型，并置于馬弗爐500-900℃的溫度下煅燒，煅燒時(shí)間為5-12h。

實(shí)施例1：

將40g硫酸鈣(CaSO₄)顆粒、40ml硅溶膠和10個(gè)大小磨球一起放入球磨罐中。設(shè)置球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200r/min，碾磨時(shí)間為6h。將球磨后收集到的產(chǎn)物用針管等成型工具擠成條狀，并置于室溫下干燥12h。最后將已經(jīng)成型的產(chǎn)物置于800℃馬弗爐中進(jìn)行煅燒5h，即可得到惰性載體負(fù)載量為50％的條狀載氧體(參見圖1)。