CN102618349B - 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 - Google Patents
一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102618349B CN102618349B CN201210090805.0A CN201210090805A CN102618349B CN 102618349 B CN102618349 B CN 102618349B CN 201210090805 A CN201210090805 A CN 201210090805A CN 102618349 B CN102618349 B CN 102618349B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oxygen carrier
- hours
- ceo
- mass percent
- gained
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 60
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 title claims abstract description 60
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 title 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 46
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims abstract description 23
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims abstract description 21
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 60
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 41
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 30
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 30
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 30
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 30
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 10
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 10
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 claims description 10
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 4
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 3
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 abstract 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 abstract 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 98
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 4
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 alkali metal salt Chemical class 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 235000011089 carbon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 235000009508 confectionery Nutrition 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法，氧载体包括Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～10%︰99～90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～20%︰99～80%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10～60%︰90～40%。通过配制硝酸盐溶液，并加入氨水作为沉淀剂进行共沉淀，再经抽滤、洗涤、焙烧，然后加入硝酸钾溶液浸渍，最后干燥、焙烧后即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。该氧载体在甲烷完全转化反应中具有较高的CH4转化率和较快的转化速率，反应完全，产物中CO2浓度高，且氧载体制备工艺简单，易于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧载体及其制备方法，具体涉及CH4完全氧化的一种添加助剂和掺杂剂的氧载体及其制备方法。
背景技术
全球气候变暖对人类生存、经济和社会发展带来了广泛而深远的影响，已成为21世纪人类面临的最严峻的挑战之一。随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，煤、石油、天然气等物质燃烧释放的二氧化碳越来越多，成为越来越严重的温室效应的主要原因之一。因此，减排CO2已成为当今世界研究的热点。美国能源部1999年提出了减少碳进入大气的3条主要途径：（1）更高效地使用能源以减少利用碳基燃料的使用量；（2）增加低碳燃料和无碳燃料的使用，如核能、太阳能、风能、水电以及生物质能：（3）发展安全可靠的CCS，CCS技术就是将利用燃料而产生的CO2与其他气体分离开，然后经过压缩、脱水和输送，最后将其安全长久地封存在地质层中。
从环境学的角度看，燃烧过程是环境污染物的生成源；从热力学能的品味观点来看，燃烧过程是热力系统中工质（载能体）做功能量损失最大的过程，因此，解决能源利用与环境污染问题的最大潜力在燃烧过程。在燃烧过程中生成高质量浓度的CO2或便于CO2分离的气相混合物（如H2O+CO2）是一条有效的途径，也得到了普遍认可。而化学链燃烧（Chemical-Looping combustion，CLC）技术就是洁净、高效的新一代燃烧技术，它打破了传统的燃烧方式，是解决能源与环境问题的创新性突破口，近年来备受各国研究者的关注。该技术通过储氧物质将含C物质转化为CO2，且不被空气中的N2稀释，易于高纯度的CO2捕集和封存。Fe基化学链燃烧氧载体由于没有二次污染，价格低廉而被广泛研究。然而，Fe基氧载体虽然具有廉价性和无二次污染的优点，但是铁基氧载体的反应活性和载氧能力较差，虽然反应生成的产物是比较单一的CO2，但是其反应性较差，表现为燃料气反应不完全，转化率较低，反应速率慢，致使产物气中CO2浓度被降低，所以，对Fe基氧载体的改性仍然是化学链燃烧研究的重点。因此，寻找具有高反应性能和避免炭沉积的氧载体材料是化学链燃烧的关键核心技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性、高选择性的助剂和碱金属盐改性的甲烷化学链燃烧氧载体，通过下列技术方案实现。
一种甲烷化学链燃烧的氧载体，包括Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～10%︰99～90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～20%︰99～80%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10～60%︰90～40%。
本发明以Fe2O3/Al2O3甲烷化学链燃烧氧载体作为基体，同时引进助剂Ce和掺杂剂碱金属盐，对氧载体结构进行调控和优化，实现使甲烷快速完全反应生成高浓度的CO2，加快反应速率，得到纯度更高的产物，同时也促进了甲烷转化率。
本发明的另一目的在于提供一种甲烷化学链燃烧氧载体的制备方法，经过下列各步骤：
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～20%︰99～80%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10～60%︰90～40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取Ce、Fe、Al的硝酸盐，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为60～80℃、搅拌速度为200～400r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到10～11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1～3小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2～5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100～150℃下干燥12～24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～10%︰99～90%称取KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在100～150℃下干燥12～24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体经压片、过筛后，制得粒度为20～40目的粉体，经过下列方法进行性能检测：在一套自制的常压小型固定床反应装置上进行活性评价，该评价装置由反应气模拟系统、反应系统和检测系统三部分组成。反应系统中石英管反应器长60mm，内径为14mm。活性测试的样品由氧载体和石英砂按体积比1︰2混合而成，所得氧载体每次用量为1.5g，混合均匀后放置于反应器中部，其他部分填充20～40目的石英砂，以减少反应器的死体积。反应器在一个可程序控温管式电炉中进行加热，控温精度为±1℃。实验时，先充入N2以排出空气，在300℃的N2气氛中（纯度为99.99%）干燥30～120min，然后通入CH4/N2混合气（5%CH4），混合气从石英反应器的顶部通入，与氧载体发生反应，气体流量通过质量流量计进行精确调节控制，甲烷混合气流量为200mL/min，反应压力为常压，反应后产物气用红外线气体分析仪在线检测CO和CO2的浓度。
本发明具备的优点和效果：该氧载体在甲烷完全转化反应中具有较高的CH4转化率和较快的转化速率，反应完全，产物中CO2浓度高，且氧载体制备工艺简单，易于实现工业化。本发明所得氧载体添加了助剂CeO2和掺杂剂KNO3的Fe2O3/Al2O3氧载体比没有改性的Fe2O3/Al2O3氧载体（不含CeO2和KNO3的氧载体）有更高的反应性，具体表现为加快了反应速率，增加了产物气中CO2的生成浓度和甲烷转化率。其中活性最好的是KNO3掺杂量为10%的氧载体（KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%）具有最好的甲烷完全氧化活性，表现为CO2生成浓度最高，反应速率最快，CO2生成浓度达到95%以上，甲烷转化率达90%以上。而没有改性的Fe2O3/Al2O3氧载体的反应速率相对较慢，产物气中CO2生成浓度为78%，甲烷转化率为70%。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于这些实施例所述内容。
实施例1
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、7.5138g的Fe(NO3)3·9H2O和98.3473g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.85mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%称取0.625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取12.75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%。
实施例2
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、7.5138g的Fe(NO3)3·9H2O和98.3473g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.85mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%称取1.6667g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取12.75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%。
实施例3
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、22.5414g的Fe(NO3)3·9H2O和76.4924g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.75mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%称取0.625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取11.25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%。
实施例4
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、22.5414g的Fe(NO3)3·9H2O和76.4924g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.75mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%称取1.6667g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取11.25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%。
实施例5
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为60%︰40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、45.0828g的Fe(NO3)3·9H2O和43.7099g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.65mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%称取0.625g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取9.75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为4%︰96%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为60%︰40%。
实施例6
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为60%︰40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取0.3784g的Ce(NO3)3·6H2O、45.0828g的Fe(NO3)3·9H2O和43.7099g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为70℃、搅拌速度为200r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于110℃下干燥24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.65mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%称取1.6667g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取9.75mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在110℃下干燥24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为60%︰40%。
实施例7
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取3.784g的Ce(NO3)3·6H2O，6.8307g的Fe(NO3)3·9H2O和89.4066g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为60℃、搅拌速度为400r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到10时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌2小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化3小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100℃下干燥20小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.8mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%称取0.15g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取12mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在100℃下干燥20小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%。
实施例8
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为20%︰80%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取7.5684g的Ce(NO3)3·6H2O、6.0718g的Fe(NO3)3·9H2O和79.4726g的Al(NO3)3·9H2O，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为80℃、搅拌速度为300r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到10时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌3小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于150℃下干燥12小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉15g；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率为0.75mL/g，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%称取0.15g的KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法取11.25mL的去离子水配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并用玻璃棒不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在150℃下干燥12小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
所得甲烷化学链燃烧的氧载体由Fe2O3、Al2O3、CeO2和KNO3组成，其中KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为20%︰80%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10%︰90%。
实施结果：实施例1到实施例8中制备的氧载体在小型固定床反应装置上进行甲烷完全氧化活性评价结果表明，添加了CeO2和掺杂剂KNO3的Fe2O3/Al2O3氧载体比没有改性的Fe2O3/Al2O3氧载体（不含CeO2和KNO3的氧载体）有更高的反应性，具体表现为加快了反应速率，增加了产物气中CO2的生成浓度和甲烷转化率。其中活性最好的是KNO3掺杂量为10%的氧载体（KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为10%︰90%；CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1%︰99%；Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为30%︰70%）具有最好的甲烷完全氧化活性，表现为CO2生成浓度最高，反应速率最快，选择性达到95%以上，甲烷转化率达90%以上。而没有改性的Fe/Al氧载体的反应速率相对较慢，产物气中CO2生成浓度为78%，甲烷转化率为70%。
Claims (1)
1.一种甲烷化学链燃烧氧载体的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）按CeO2︰（Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～20%︰99～80%、Fe2O3︰Al2O3的质量百分比为10～60%︰90～40%，计算Ce离子、Fe离子、Al离子的摩尔比例再换算成对应的硝酸盐质量比，然后称取Ce、Fe、Al的硝酸盐，混合后配成0.5mol/L的硝酸盐溶液；
（2）在反应温度为60～80℃、搅拌速度为200～400r/min下，向步骤（1）所得硝酸盐溶液中滴入饱和氨水溶液作为沉淀剂进行共沉淀，直到溶液的pH值达到10～11时停止滴加氨水，并维持在反应温度下继续搅拌1～3小时；
（3）将步骤（2）所得共沉淀后的混合溶液于常温下老化2～5小时，然后经抽滤得到固体沉淀物，再用去离子水反复洗涤和抽滤固体沉淀物，最后将固体沉淀物于100～150℃下干燥12～24小时，再在800℃下焙烧6小时，待自然冷却后研磨成细粉；
（4）测定步骤（3）所得细粉的吸水率，再根据步骤（1）中CeO2、Fe2O3、Al2O3的质量比，按KNO3︰（CeO2+Fe2O3+Al2O3）的质量百分比为1～10%︰99～90%称取KNO3，然后根据细粉的吸水率采用等体积浸渍法配制成硝酸钾溶液，将步骤（3）所得细粉与硝酸钾溶液混合，并不时搅拌，然后在室温下浸渍24小时后，再在100～150℃下干燥12～24小时，最后于600℃下焙烧2小时，待冷却、研磨后，即得到甲烷化学链燃烧的氧载体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210090805.0A CN102618349B (zh) | 2012-03-31 | 2012-03-31 | 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210090805.0A CN102618349B (zh) | 2012-03-31 | 2012-03-31 | 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102618349A CN102618349A (zh) | 2012-08-01 |
| CN102618349B true CN102618349B (zh) | 2014-07-02 |
Family
ID=46558564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210090805.0A Expired - Fee Related CN102618349B (zh) | 2012-03-31 | 2012-03-31 | 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102618349B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3345864B1 (en) * | 2011-09-30 | 2019-06-26 | Newcastle Innovation Limited | Chemical looping removal of ventilation air methane |
| CN103450966A (zh) * | 2013-09-16 | 2013-12-18 | 华北电力大学 | 一种用于化学链燃烧的分布催化甲烷的载氧体及其制备方法 |
| CN103551156B (zh) * | 2013-11-05 | 2016-01-20 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于甲烷制合成气的氧载体及制备方法和应用 |
| JP2017515603A (ja) * | 2014-05-19 | 2017-06-15 | メディコム・イノベーション・パートナー・アクティーゼルスカブＭｅｄｉｃｏｍ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒ Ａ／Ｓ | 一方弁を備えた医療用カートリッジ |
| CN106732211B (zh) * | 2016-11-15 | 2019-11-05 | 西北大学 | 一种产生高品质合成气的氧载体及其制备方法和应用 |
| CN107022395A (zh) * | 2017-03-03 | 2017-08-08 | 吕良德 | 一种烧烤炭消烟助燃剂的制备方法 |
| CN109054756B (zh) * | 2018-06-21 | 2020-10-27 | 昆明理工大学 | 一种核壳结构Fe2O3-CeO2/(Al@C)高温复合相变蓄热氧载体的制备方法 |
| CN108745359B (zh) * | 2018-06-21 | 2021-03-02 | 昆明理工大学 | 一种化学链燃烧用核壳结构的复合相变蓄热氧载体的制备方法 |
| AU2022270215A1 (en) * | 2021-05-07 | 2023-11-23 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Methane and carbon dioxide reduction with integrated direct air capture systems |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022046A1 (es) * | 2007-07-27 | 2009-02-19 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Transportador de oxígeno de nio/al2o3, procedimiento de obtención del mismo y sus aplicaciones. |
| CN101824353A (zh) * | 2010-05-04 | 2010-09-08 | 昆明理工大学 | 蓄热型化学链燃烧技术用复合氧载体及其制备方法 |
| CN101857458A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-10-13 | 昆明理工大学 | 铈铁锆复合金属氧化物蜂窝陶瓷型整体式氧载体的制备方法 |
| CN102092683A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-15 | 昆明理工大学 | 一种催化部分氧化甲烷制合成气用氧载体 |
-
2012
- 2012-03-31 CN CN201210090805.0A patent/CN102618349B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009022046A1 (es) * | 2007-07-27 | 2009-02-19 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas | Transportador de oxígeno de nio/al2o3, procedimiento de obtención del mismo y sus aplicaciones. |
| CN101824353A (zh) * | 2010-05-04 | 2010-09-08 | 昆明理工大学 | 蓄热型化学链燃烧技术用复合氧载体及其制备方法 |
| CN101857458A (zh) * | 2010-05-11 | 2010-10-13 | 昆明理工大学 | 铈铁锆复合金属氧化物蜂窝陶瓷型整体式氧载体的制备方法 |
| CN102092683A (zh) * | 2011-01-06 | 2011-06-15 | 昆明理工大学 | 一种催化部分氧化甲烷制合成气用氧载体 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应;陈永东等;《催化学报》;20101231;562-566 * |
| 陈永东等.Fe/CexZr0.9-xLa0.1O1.95-Al2O3整体式催化剂上的甲烷催化燃烧反应.《催化学报》.2010, |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102618349A (zh) | 2012-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102618349B (zh) | 一种甲烷化学链燃烧的氧载体及其制备方法 | |
| Shan et al. | Preparation and kinetic analysis of Li 4 SiO 4 sorbents with different silicon sources for high temperature CO 2 capture | |
| CN103418336B (zh) | 一种高温钙基co2吸收材料的制备方法 | |
| CN103372446A (zh) | 一种负载型钙钛矿类化合物及其制备和应用 | |
| CN103349891B (zh) | 改性白云石制备的钙镁复盐co2吸收剂及制备方法 | |
| CN101653718B (zh) | 一种高温吸收co2的硅酸锂材料制备方法 | |
| CN104941620B (zh) | 一种以钒钛磁铁矿制备氧载体的方法和该氧载体的应用 | |
| CN101732979B (zh) | 一种用于脱除烟气中二氧化碳复合吸收剂的制备方法 | |
| CN103706360A (zh) | 一种Ru/BaCeO3氨合成催化剂及其制备方法 | |
| CN103785353A (zh) | 一种煤矸石制备活性炭-沸石复合材料的方法 | |
| CN102908981A (zh) | 锂基二氧化碳吸附剂的制备方法 | |
| CN108926963A (zh) | 一种无水二氧化碳吸收剂及吸收解吸二氧化碳的方法 | |
| CN105562003A (zh) | 一种合成气甲烷化催化剂及制备方法和应用 | |
| CN110124644A (zh) | 一种多组分协同增强式钙基吸附剂及其制备方法 | |
| CN107090323B (zh) | 一种具有控制氧化功能的复合氧载体及其制备方法 | |
| CN101214977B (zh) | 一种用于高温吸收二氧化碳的锆酸锂材料的制备方法 | |
| CN107297131A (zh) | 利用电石渣和腐植酸盐固存co2副产建筑材料的方法 | |
| CN103801253B (zh) | 一种以钢渣为原料制备氧化钙基co2循环吸附材料的方法 | |
| CN111603906B (zh) | 一种二氧化碳镁基吸附剂及其制备方法 | |
| CN103936543A (zh) | 一种伴随乙炔生产同步获得二氧化碳吸收剂的方法 | |
| CN104772020A (zh) | 一种钙镁复盐co2吸收剂及制备方法 | |
| CN105462647A (zh) | 一种含有氧化钇的环保节煤增效剂 | |
| CN201823475U (zh) | 钙基co2吸收与再生装置 | |
| CN105349217A (zh) | 一种含有活性炭的节能燃煤增效剂 | |
| CN110871062A (zh) | 适用于二氧化碳吸收液的复合型纳米颗粒催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140702 Termination date: 20160331 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |