[發明專利]制氫載氧體及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110018620.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112675853A
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 宋業恒;張國良;向文國;毛繼平;陳時熠;何文;江莉;田進峰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C01B3/40
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳秋夢

本發明公開了一種化學鏈制氫載氧體及其制備方法與應用，涉及材料化學技術領域。一種制氫載氧體的制備方法，包括：包括：按載氧體中各成分占載氧體重量之比為：Fe_xO_y 3?80％，MgO 5?50％；Al₂O₃ 15?70％制備固含量為5?60％混合漿料，混合漿料中含有鋁源、鐵源和鎂源，混合漿料呈酸性；將混合漿料進行噴霧干燥得到固料；將固料焙燒。制氫載氧體，采用本發明提供的制備方法制得。采該載氧體的粒徑呈正態分布，流化性能優異，強度高，磨耗低，使用過程中無需大量補劑，粉塵少，對除塵設備要求低，適合應用于流化床化學鏈制氫反應中。

技術領域

本發明涉及材料化學技術領域，具體而言，涉及制氫載氧體及其制備方法與應用。

背景技術

H₂是重要的二次能源和化工原料，在新能源汽車、石油化工、煤化工、電子工業、冶金工業、食品加工、材料制備、有機合成、航空航天等方面有著廣泛的應用，國內需求量巨大。當前，氫氣生產的路線有甲烷水蒸氣重整、電解水、煤制氫等，其中，甲烷水蒸氣重整制氫和煤制氫會產生大量的溫室氣體CO₂，碳排放量高，空氣污染嚴重，制備的H₂純度不高，分離提純成本高。因此，尋求一種高效、低能耗和低碳排放的制氫途徑有著非常重要的意義。

化學鏈制氫是一種新型的制氫方式，具有高效、產品純度高且分離簡單、內分離CO₂、低NO_x等特點，具有廣闊的發展前景。

為了充分說明化學鏈制氫的過程原理，以CH₄和Fe₂O₃為例，對該過程中發生的反應進行分析。整個過程發生的反應見式(1)～式(4)。

還原過程：

4Fe₂O₃+CH₄＝8FeO+CO₂+2H₂O-351.3kJ (1)

蒸氣氧化過程：

3FeO+H₂O＝Fe₃O₄+H₂71.9kJ (2)

空氣氧化過程：

4Fe₃O₄+O₂＝6Fe₂O₃ 476kJ (3)

總過程：

3CH₄+2H₂O+2O₂＝3CO₂+8H₂ 473kJ (4)

還原過程、蒸氣氧化過程、空氣氧化過程中均伴隨著大量的熱量吸收和釋放，載氧體也不斷發生氧原子的得失。流化床反應器床層內部溫度均勻，易于控制，特別適用于高熱效應的化學鏈制氫反應，載氧體可以在三個不同的反應器(還原反應器、蒸氣氧化反應器、空氣氧化反應器)之間循環流動實現氧原子的遷移，分別進行三個反應過程。

載氧體在三個流化床反應器內進行循環流動需要合適的粒度保證流化狀態的穩定，同時載氧體需要較高的強度避免流化過程中磨耗過大，因此流化床載氧體的制備是化學鏈制氫工藝的關鍵技術之一。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制氫載氧體及其制備方法與應用。

本發明是這樣實現的：

第一方面，本發明實施方式提供制氫載氧體的制備方法，包括：