钙基复合载氧体的制备及反应性能

采用湿式混合成粒法得到了一种复合型钙基载氧体,并分别在综合热分析仪和流化床上考察了其反应活性和循环反应性能。结果如下:浸渍Ni离子能够明显降低载氧体与煤反应的起始温度,加快反应速率,缩短反应时间。增加Ni离子浸渍量对反应速率的影响不明显,但反应时间略有缩短。选择CaAlNi10载氧体进行了10次还原-氧化循环实验,固体产物和气体产物分析表明NiO在循环过程中对S的释放有一定控制作用;CaAlNi载氧体具有较高的再生率和良好的持续循环反应能力。结果表明,制备的CaAlNi载氧体适用于工业生产。     

规模化制备钙基复合载氧体的性能研究

采用规模化制备方法得到了两种钙基复合载氧体,并分别在冷模流化床和固定床上考察了其机械强度和循环反应性能。结果表明:制备的两种复合载氧体各组分分布均匀,机械强度较好。通过对磨损前后粒度分布变化和时变规律的比较,得到的CaAlFe载氧体耐磨损性能较好,510 min后磨损率仅为3.83%。热重实验表明,CaAlNi载氧体同煤之间的反应在12 min内完成,反应速率稍快,但CaAlFe载氧体同煤的反应更彻底。选择CaAlFe载氧体进行了5次还原-氧化循环实验,固体产物和气体产物分析表明CaAlFe载氧体具有良好的持续循环反应能力。因此,所研究规模化制备的CaAlFe载氧体适用于工业生产。     

铁基复合载氧体煤化学链气化反应特性及机理

以水蒸气作为气化/流化介质,在流化床中研究了两种铁基复合载氧体的化学链气化反应特性及循环特性,并对气化过程中的反应机理、动力学方程进行了推断。结果表明:温度为920℃时,添加不同修饰物的铁基复合载氧体与煤焦气化的反应活性依次为Fe4Al6K1>Fe4Al6>Fe4Al6Ni1。在多次循环实验过程中,合成气成分保持稳定,表明Fe4Al6K1复合载氧体循环特性良好。XRD谱图分析表明,六次氧化还原实验后的铁基载氧体氧化态仍为Fe₂O₃。K⁺主要以铁酸钾形态存在,该结构有利于促进化学链气化反应。利用高斯函数对气化反应速率进行了峰拟合,拟合结果表明化学链气化主要分为3个阶段:化学链作用阶段、煤气化阶段以及Fe₃O₄向FeO转变的气化阶段。     

化学链燃烧中载氧体磨损和产生积碳的机制及抑制方法

磨损和积碳的产生都严重干扰化学链燃烧(CLC)的正常运行,磨损可造成载氧体的损耗,积碳可导致载氧体与燃料不能充分接触。载氧体的循环燃烧效率与CLC技术成本密切相关,是其进入商业化的关键。本工作针对载氧体的磨损和积碳抑制这两大主要问题进行了分析总结。阐述了CLC过程发生的详细反应及形成炭黑型积碳前驱物多环芳烃机制,总结了应对的可行方法,其中联合水蒸气和CO2喷射具有很好的前景。并在此基础上讨论了该领域的潜在研究需求。     

小型流化床实验台上镍基载氧体的积炭特性

采用小型流化床反应器,研究了Ni基载氧体在不同还原气氛（CH4、CO+H2）和不同反应温度（650 ℃、750 ℃、850 ℃、950 ℃）下的反应特性。结果表明：Ni基载氧体在两种气氛下均表现出较高的反应活性,CO+H2气氛下的还原反应比CH4气氛下的还原反应更完全,两个还原过程中均有积炭的产生,CH4气氛下的积炭比CO+H2气氛下的积炭更为严重;在CH4气氛下,温度的升高有利于Ni基载氧体还原反应的进行,同时还原过程中产生的积炭量也随着温度的升高有所增加,但当温度升高到850 ℃后,温度的增加对还原反应的影响不大。另外,相比于Cu基载氧体,Ni基载氧体虽然有更好的反应活性,但在还原过程中更容易产生积炭。     

K_2CO_3修饰钙基载氧体的煤化学链气化反应特性

以膨润土(Bentonite)为载体,采用机械混合-浸渍法制备了Ca SO4-K2CO3/Bentonite(Ca KBen)复合载氧体。在流化床反应器中,以水蒸气作为气化、流化介质,考察复合载氧体Ca KBen与不同煤种的化学链气化反应特性,并对该载氧体的循环特性、作用机理及气化动力学方程进行了研究。结果表明:复合载氧体Ca KBen适用于不同煤种的化学链气化过程。900℃时,与纯煤气化相比,Ca KBen化学链气化的碳转化率提高17.88%,反应时间缩短10 min,复合载氧体Ca KBen表现出良好的反应活性和催化性能。十次循环实验过程中,冷煤气效率稳定在85%以上,表明复合载氧体Ca KBen具有良好的循环特性。XRD、SEM分析表明十次循环实验后,钙基载氧体的晶相结构稳定,主要以CaS O4形式存在,K+主要以K2CO3形式存在,载氧体表面变得疏松多孔,该结构有利于化学链气化反应的进行。活性位扩展模型很好地体现了复合载氧体Ca KBen与煤化学链气化的动力学规律,验证了气化过程中CaS O4与K2CO3具有协同作用。     

化学链燃烧中载氧体的研究进展

介绍了化学链燃烧的工艺原理和特点,总结载氧体的选材要求及性能,通过分析镍系、铁系、锰系、铜系和新型载氧体的性能,对以后载氧体的发展方向进行了展望。     

化学链燃烧钙基载氧体研究进展

化石能源燃烧产生大量CO₂,碳捕集、利用与封存技术是目前唯一能实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术。化学链燃烧是一种新的解耦燃烧技术,可在燃烧过程中实现原位碳捕集。载氧体是该过程高效稳定运行的关键。钙基载氧体因其特有的高载氧量、低成本、易获得且对环境友好等优势被认为具有应用潜力。总结了化学链燃烧技术及6类常见载氧体的原理及发展,重点介绍了钙基载氧体存在的瓶颈问题——热力学和动力学适宜温区、分压匹配难,总结了国内外通过控制反应条件、添加剂等手段调控反应过程,强化其反应性和再生性的相关研究,并解析了惰性载体、金属氧化物等添加剂对钙基载氧体性能的强化效应和影响机制。研究表明,惰性载体可有效改善载氧体分散特性,从而提升反应活性,有助于提高机械强度。与惰性载体相比,添加金属氧化物可能更有效。传统的功能强化方法可一定程度改善载氧体性能,但难以从根本上突破其再生性差的瓶颈。未来研究可聚焦2方面：基于人工智能在材料科学中的应用,定向筛选与优化廉价钙基天然矿石/工业固废等材料作为载氧体;重构载氧体的形貌构造和晶体结构,调控氧原子、硫原子的迁移转化行为,降低氧传递对硫原子的携带效应...     

化学链燃烧技术中载氧体的研究进展

简要介绍了化学链燃烧技术的基本概念及载氧体在燃烧方面的应用,总结了金属载氧体、非金属载氧体的研究现状及存在的问题,并指出载氧体进一步的研究方向。     

基于NiO载氧体的煤化学链燃烧实验

采用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了以NiO为载氧体在800～960℃内的煤化学链燃烧反应特性。实验结果表明,载氧体与煤气化产物在反应器温度高于900℃体现了高的反应活性。随着流化床反应器温度的提高,气体产物中CO₂的体积浓度(干基)呈单调递增;CO、H₂、CH₄的体积浓度(干基)呈单调递减;煤中碳转化为CO₂的比率逐渐递增,碳的残余率逐渐递减。反应器出口气体CO₂、CO、H₂、CH₄的生成率随反应时间呈单峰特性,H₂生成率的峰值远小于CO的峰值;且随反应器温度升高,CO₂生成率升高,CO、H₂、CH₄的生成率降低。反应温度高于900℃时,流化床反应器NiO载氧体煤化学链燃烧在9 min之内就基本完成,CO₂含量高于92%。     

携氧剂最新进展

综述了携氧剂的种类、优势、副作用以及最新研究进展。分别介绍了近年来血液替代品中几类最为引入注目的产品 ,并提出第二代全氟碳携氧剂结合 A- ANH自体血回输技术将会改善临床用血紧缺和交叉感染的现状 ,具有良好的临床应用前景     

铁基凹凸棒载氧体制备及煤化学链燃烧性能研究

以Fe(NO3)3·9H2O、Fe2O3和Fe3O4为前驱体,凹凸棒(ATP)为惰性载体制备了系列Fe2O3/ATP载氧体。在流化床反应器内,以水蒸气作为气化-流化介质,900℃为还原温度,研究了载氧体与神木煤的反应活性及循环反应性能,同时考察了载氧体的抗磨损性能。实验结果表明:以Fe(NO3)3·9H2O为前驱体制备的Fe4ATP6(N)载氧体具有很高的反应活性和抗磨损能力。对其进行的10次还原/氧化循环实验表明:尾气中CO2平均含量先下降后升高,但都保持在95%以上,停留时间t95从14.8 min增加到16.1 min。SEM分析表明随着循环反应的进行载氧体表面小颗粒变成大颗粒,发生轻微烧结。     

循环流化床锅炉水冷壁磨损原因探究及改造措施

从磨损原理及锅炉炉膛内物料的流化运动原理等方面分析了循环流化床锅炉常见的磨损问题。通过在锅炉水冷壁卫燃带上方每隔一定高度沿壁面径向安装1圈物料回流缓冲槽,以降低物料下落高度和减小物料的运动速度,从而达到预防运动的物料对水冷壁磨损的目的。     

Efficient synthesis of iron nanoparticles by self‐agglomeration in a fluidized bed

A two‐stage, fluidized reduction route is proposed to synthesize iron nanoparticles (NPs), with the aim of enhancing the quality of fluidization and preventing sintering activity. At both low and high temperatures, the degree of metallization η is approximately 80% due to the defluidization. Defluidization is mainly caused by the rapid sintering of the newly formed Fe NPs. The proposed two‐stage fluidization approach successfully resolves the defluidization problem through the self‐agglomeration of nanoparticles cultivated at low temperatures. These self‐agglomerated NPs showed an improved resistance to sintering at high temperatures. The high‐purity Fe NPs prepared by this approach exhibited excellent combustion activity, indicative of the potential as oxygen carriers in chemical looping combustion systems. © 2016 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 63: 459–468, 2017     

基于新型化学链燃烧工艺的Cu基载氧体循环寿命

采用机械混合法制备了Cu-Ni/Al2O3载氧体,并基于新型化学链燃烧工艺对其循环性能进行测试. 结果表明,Cu-Ni/Al2O3的初期反应性能良好,但随循环次数增加氧化率迅速降低,从初期的91.0%降至循环120次时的27.7%,而还原率则衰减轻微,循环120次仍维持在86.8%. 载氧体循环性能的衰减主要是颗粒粉化和粉化后细微颗粒团聚引起的,重新造粒可使其循环性能恢复到接近初期水平.     

加氢精制催化剂复合氧化物载体的研究进展

介绍了加氢精制催化剂复合载体及其制备方法,其中对沉淀法和溶胶凝胶法进行了较为全面的阐述,并介绍了相关的国内外研究进展,对复合氧化物载体的制备方法在加氢精制催化剂中重要的作用进行了展望。     

新型内循环生物流化床的流体力学性能

以挂膜后的活性炭为载体,在不同投加率下,研究了典型内循环生物流化床的水力特性及充氧特性。流体循环时间及混合时间随气速及载体投加量增加而缩短;循环时间随液速增大而缓慢减小;混合时间随液速变化规律较复杂;各区气相含率随气速及载体含率的增大而升高;且受气速影响显著;KLa随气速、载体投加率增加总趋势为增大,但幅度较小。     

Carrier influence in anaerobic biofilm fluidized beds for treating vapour condensate from the sulphite cellulose process

The continuous anaerobic degradation of an acidic waste water from a cellulose process was investigated in six fluidized bed reactors. Various materials including limestone, porous glass, quartz sand, activated carbon and treated coal were used as support particles. The reactors were operated for several months with vapour condensate from a sulphite cellulose process as feed. The performance and stability of the reactors with respect to degradation rate were tested for a range of loading conditions. Unbuffered, buffered and pH-controlled conditions were compared. The results showed that the high-density, small-sized sand was the best carrier. Carrier porosity was not important, although surface roughness appeared to be important. No clear evidence of diffusional influence on the kinetics was observed. The highest rates and best stability was obtained with the sand carrier which had the thinnest biofilm; these rates were 21 kg COD/m³. d(unbuffered feed), or 25 kg COD/m³. d (buffered feed and pH-controlled system). The sand system was relatively stable with respect to pH changes. With pH control, loading could be increased until a maximum reaction rate, as determined by the saturation kinetics, was achieved.     

电沉积RE-Ni-W-P-SiC复合镀层的硬度与耐磨性研究

研究了RE-Ni-W-P-SiC复合镀层的硬度与耐磨性。结果表明，随着加热温度的提高，复合镀层的硬度和耐磨性增加，在400℃时达峰值，温度继续升高，复合镀层硬度和耐磨性呈下降趋势，随着复合镀层中磷含量的增加，其耐磨性改善，在400℃热处理条件下，随着热处理时间的延长，复合镀层的硬度和耐磨性增加，当热处理时间达到3h时，复合镀层硬度和耐磨性达到最佳值，随着镀液中SiC和钨酸钠浓度的增加，复合镀层的硬度和耐磨性均增强。