基于铁基载氧体的模拟煤气化学链燃烧实验研究文献综述

 2022-10-30 09:10
  1. 文献综述(或调研报告):

Abad 利用缩核模型对CuO/Al2O3,Fe2O3/Al2O3,NiO/Al2O3与CO,H2,CH4及O2氧化还原的TGA数据进行了模拟,得出CuO/Al2O3,Fe2O3/Al2O3还原阶段由反应控制, 氧化阶段受产物层扩散控制,NiO/Al2O3氧化还原阶段均受反应控制的结论[1]

在研究铁基载氧体活性研究方面,Abad 等比较了800~950,℃下Fe 基载氧体与天然气和煤气化合成气(CO和H2体积分数为50%)的化学链燃烧反应特性,认为Fe基载氧体具有优良的反应活性,合成气的转化率在99%以上,天然气中有少量CH4未被转化[2]

瑞典的CSIC 中心以天然气为燃料,以Fe2O3为载氧体进行了化学链燃烧试验,研究结果表明,Fe2O3载氧体的反应活性非常高,而且载氧体的机械强度很高,磨损量很少,没有发现积碳和载氧体的团聚[2]

郑文广,杨秀进等发现燃料反应器的温度越高,载氧体和燃料的转化率也随着增加,但是当温度大于1000℃时,由于Fe3O4和FeO 会熔融,造成载氧体的烧结,而使载氧体失效,控制燃料反应器的温度在900 ~ 1000℃范围内[3]

在研究基于铁基载氧体的甲烷化学链燃烧数值模拟实验中,王晓佳等人得出以下结论: 在燃料反应器内,当反应物摩尔比X 达到12 左右时,CH4向CO2的转化率最高,CO2的干基浓度可以达到99%以上。

燃料反应器温度过高,会降低载氧体的反应活性和气相产物中CO2的摩尔分数,故推荐燃料反应器的最佳温度范围为850~900 ℃。

在一定的温度和反应物摩尔比下,提高操作压力,可以提高载氧体的反应活性,但同时也促进了CH4的重整反应,导致CO2摩尔分数的降低.因此,在保证CO2摩尔分数达标的前提下,可以适当提高操作压力[4]

玄伟伟等人在研究铁基载氧体的还原特性时发现当燃烧气体为CO时,铁基载体还原过程中第一阶段的反应速率最快,燃料能够完全转化为CO2,但随着反应的进行,进入第二阶段后,反应速率降低,CO2的生成量减少,燃料不完全转化的程度增加。

当燃烧气体为CH4和H2混合气时,,还原反应过程中CH4的还原过程存在严重的积碳现象,而CO的还原过程没有发生碳沉积。对于铁基载体的反应性,H2的反应速率是最快的,并且无积碳的可能性[5]

参考文献:

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