CN111704949A - 一种载氧体组合物及其制备方法 - Google Patents
一种载氧体组合物及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111704949A CN111704949A CN202010644141.2A CN202010644141A CN111704949A CN 111704949 A CN111704949 A CN 111704949A CN 202010644141 A CN202010644141 A CN 202010644141A CN 111704949 A CN111704949 A CN 111704949A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- oxygen carrier
- drying
- absolute ethyl
- ethyl alcohol
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于化学链燃烧领域，涉及化学链燃烧载氧体领域，具体涉及一种载氧体组合物及其制备方法，以氧化铝为第一载体，以复合氧化钛为第二载体，以氧化铁为活性物，载氧体孔径范围为100nm‑50μm，并提供了具体的制备方法。本发明解决了现有载氧体载氧量低，释放和吸收氧效果差的问题，利用氧化铝的活性特性，形成多孔体系，提升载体活性的同时有效的提升了载氧量。
Description
技术领域
本发明属于化学链燃烧领域，涉及化学链燃烧载氧体领域，具体涉及一种载氧体组合物及其制备方法。
背景技术
化学链燃烧是一种新颖的燃烧方式，燃料不直接与空气接触，以金属氧化物为载氧体，在一定的温度下载氧体在空气中进行氧化反应，结合氧；然后与燃料气进行还原反应，释放氧。气相反应产物只有CO2和H2O(气)，凝结出水，得到高纯CO2。化学链燃烧过程中CO2不会被空气中的氮气稀释，故可在没有能量损失的前提条件下实现CO2分离。
载氧体作为媒介，在两个反应器之间进行循环，不停地把空气反应器中的氧和反应生成的热量传递到燃料反应器进行还原反应，因此载氧体的性质直接影响了整个化学链燃烧的运行。目前，主要研究的载氧体是金属载氧体，包括Fe、Ni、Co、Cu、Mn、Cd等，载体主要有：Al2O3、TiO2、MgO、SiO2、YSZ等，还有少量的非金属氧化物如CaSO4等。在化学链燃烧过程中，载氧体处于不断的失氧-得氧状态中，所以载氧体中氧的活泼性是非常重要的。然而，目前的载氧体的载氧率有限，且氧活性有待提高。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种载氧体组合物，解决了现有载氧体载氧量低，释放和吸收氧效果差的问题，利用氧化铝的活性特性，形成多孔体系，提升载体活性的同时有效的提升了载氧量。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种载氧体组合物，以氧化铝为第一载体，以复合氧化钛为第二载体，以氧化铁为活性物，载氧体孔径100nm-50μm。
所述复合氧化钛为一氧化钛和二氧化钛的混合，且所述一氧化钛和二氧化钛的质量比为5:1-3。
进一步的，所述复合氧化钛呈包覆结构，即二氧化钛将一氧化钛包覆在内。
所述氧化铁为纳米三氧化二铁。
所述载氧体组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氢氧化铝加入至无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮低温超声至完全分散，得到均匀分散液；氢氧化铝在无水乙醇中的浓度为100-200g/L，搅拌速度为1000-2000r/min，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是氢氧化铝质量的30-40％，低温超声分散的温度为20-30℃，超声频率为50-90kHz，
步骤2，将均匀分散液加入至模具中恒温挤压，然后浸泡至无水乙醇中搅拌均匀，烘干得到多孔体，所述恒温挤压的温度为80-90℃，压力为2-5MPa，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，烘干温度为80-100℃；
步骤3，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀形成钛醇液，然后加入一氧化钛低温超声形成分散悬浊液，所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为100-200g/L，搅拌的速度为500-1000r/min，一氧化钛的加入量是钛酸正丁酯质量的140-180％，低温超声的温度为5-10℃，超声频率为50-90kHz；
步骤4，将多孔体浸泡至分散悬浊液中10-20min，然后取出烘干得到预镀多孔体，所述烘干的温度为80-90℃，烘干在氮气氛围下进行；
步骤5，将氯化铁加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铁醇液，然后将铁醇液喷洒在预制多孔体表面，恒温静置后升温烘干，得到预镀组合物；所述氯化铁在无水乙醇中的浓度为200-500g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，所述铁醇液喷洒的体积量是1-3mL/cm2，恒温静置的温度为10-30℃，升温烘干的温度为90-120℃，在氮气环境下烘干；
步骤6，将预镀组合物表面喷洒饱和氨水,然后放入氮气环境下恒温烧结30-60min，冷却后得到组合物，所述饱和氨水的喷洒量为0.4-0.9mL/cm2,恒温烧结的温度为300-500℃。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有载氧体载氧量低，释放和吸收氧效果差的问题，利用氧化铝的活性特性，形成多孔体系，提升载体活性的同时有效的提升了载氧量。
2.本发明利用氢氧化铝热转化为失水过程与钛酸正丁酯与氯化铁水解相配合，形成共稳体系，即在活性条件下，促使氧化铝和二氧化钛充分连接，提高稳定性。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种载氧体组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氢氧化铝加入至无水乙醇(1L)中，搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮低温超声至完全分散，得到均匀分散液；氢氧化铝在无水乙醇中的浓度为100g/L，搅拌速度为1000r/min，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是氢氧化铝质量的30％，低温超声分散的温度为20℃，超声频率为50kHz，
步骤2，将均匀分散液加入至模具中恒温挤压，然后浸泡至无水乙醇中搅拌均匀，烘干得到多孔体，所述恒温挤压的温度为80℃，压力为2MPa，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min，烘干温度为80℃，所述多孔体颗粒的粒径为3mm；
步骤3，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀形成钛醇液，然后加入一氧化钛低温超声形成分散悬浊液，所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为100g/L，搅拌的速度为500r/min，一氧化钛的加入量是钛酸正丁酯质量的140％，低温超声的温度为5℃，超声频率为50kHz；
步骤4，将多孔体浸泡至分散悬浊液中10min，然后取出烘干得到预镀多孔体，所述烘干的温度为80℃，烘干在氮气氛围下进行；
步骤5，将氯化铁加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀，形成铁醇液，然后将铁醇液喷洒在预制多孔体表面，恒温静置后升温烘干，得到预镀组合物；所述氯化铁在无水乙醇中的浓度为200g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000r/min，所述铁醇液喷洒的体积量是1mL/cm2，，恒温静置的温度为10℃，升温烘干的温度为90℃，在氮气环境下烘干；
步骤6，将预镀组合物表面喷洒饱和氨水,然后放入氮气环境下恒温烧结30min，冷却后得到组合物，所述饱和氨水的喷洒量为0.4mL/cm2,所述恒温烧结的温度为300℃。
检测方式：
将称取上述组合物颗粒5g，放入固定床石英管反应器上进行性能测试。石英管规格为
(长度与内径)，原料气组成为：40％H2，50％CO，10％N2。样品从室温升至900℃，用空气氧化30分钟，然后通入氮气吹扫10分钟，通入原料气进行反应。反应30分钟后，再通入氮气吹扫10分钟，再切换成空气进行氧化，10分钟后通入氮气吹扫，这样完成一次氧化-还原循环。采用安捷伦7820气相色谱在线分析，TCD检测，5A分子筛柱和PorapakQ柱。H2转化率为99％，CO转化率为94％。
实施例2
一种载氧体组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氢氧化铝加入至无水乙醇(1L)中，搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮低温超声至完全分散，得到均匀分散液；氢氧化铝在无水乙醇中的浓度为200g/L，搅拌速度为2000r/min，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是氢氧化铝质量的40％，低温超声分散的温度为30℃，超声频率为90kHz，
步骤2，将均匀分散液加入至模具中恒温挤压，然后浸泡至无水乙醇中搅拌均匀，烘干得到多孔体，所述恒温挤压的温度为90℃，压力为5MPa，搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min，烘干温度为100℃，所述多孔体颗粒的粒径为10mm；
步骤3，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀形成钛醇液，然后加入一氧化钛低温超声形成分散悬浊液，所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为200g/L，搅拌的速度为1000r/min，一氧化钛的加入量是钛酸正丁酯质量的180％，低温超声的温度为10℃，超声频率为90kHz；
步骤4，将多孔体浸泡至分散悬浊液中20min，然后取出烘干得到预镀多孔体，所述烘干的温度为90℃，烘干在氮气氛围下进行；
步骤5，将氯化铁加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀，形成铁醇液，然后将铁醇液喷洒在预制多孔体表面，恒温静置后升温烘干，得到预镀组合物；所述氯化铁在无水乙醇中的浓度为500g/L，搅拌均匀的搅拌速度为2000r/min，所述铁醇液喷洒的体积量是3mL/cm2，，恒温静置的温度为30℃，升温烘干的温度为120℃，在氮气环境下烘干；
步骤6，将预镀组合物表面喷洒饱和氨水,然后放入氮气环境下恒温烧结60min，冷却后得到组合物，所述饱和氨水的喷洒量为0.9mL/cm2,所述恒温烧结的温度为500℃。
采用与实施例1相同的性能检测方法进行测试，H2转化率为99％，CO转化率为95％。
实施例3
一种载氧体组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氢氧化铝加入至无水乙醇(1L)中，搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮低温超声至完全分散，得到均匀分散液；氢氧化铝在无水乙醇中的浓度为150g/L，搅拌速度为1500r/min，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是氢氧化铝质量的35％，低温超声分散的温度为25℃，超声频率为70kHz，
步骤2，将均匀分散液加入至模具中恒温挤压，然后浸泡至无水乙醇中搅拌均匀，烘干得到多孔体，所述恒温挤压的温度为85℃，压力为4MPa，搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min，烘干温度为90℃，所述多孔体颗粒的粒径为7mm；
步骤3，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀形成钛醇液，然后加入一氧化钛低温超声形成分散悬浊液，所述钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为150g/L，搅拌的速度为800r/min，一氧化钛的加入量是钛酸正丁酯质量的160％，低温超声的温度为8℃，超声频率为70kHz；
步骤4，将多孔体浸泡至分散悬浊液中15min，然后取出烘干得到预镀多孔体，所述烘干的温度为85℃，烘干在氮气氛围下进行；
步骤5，将氯化铁加入至无水乙醇(1L)中搅拌均匀，形成铁醇液，然后将铁醇液喷洒在预制多孔体表面，恒温静置后升温烘干，得到预镀组合物；所述氯化铁在无水乙醇中的浓度为400g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1500r/min，所述铁醇液喷洒的体积量是2mL/cm2，恒温静置的温度为20℃，升温烘干的温度为110℃，在氮气环境下烘干；
步骤6，将预镀组合物表面喷洒饱和氨水,然后放入氮气环境下恒温烧结30min，冷却后得到组合物，所述饱和氨水的喷洒量为0.7mL/cm2,所述恒温烧结的温度为400℃。
采用与实施例1相同的性能检测方法进行测试，H2转化率为99％，CO转化率为95％。
对比例
载氧体组合物采用氧化铝为载体，氧化铁为活性物。
采用与实施例1相同的性能检测方法进行测试，H2转化率为91％，CO转化率为78％。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有载氧体载氧量低，释放和吸收氧效果差的问题，利用氧化铝的活性特性，形成多孔体系，提升载体活性的同时有效的提升了载氧量。
2.本发明利用氢氧化铝热转化为失水过程与钛酸正丁酯与氯化铁水解相配合，形成共稳体系，即在活性条件下，促使氧化铝和二氧化钛充分连接，提高稳定性。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种载氧体组合物，其特征在于：以氧化铝为第一载体，以复合氧化钛为第二载体，以氧化铁为活性物，载氧体孔径100nm-50μm。
2.根据权利要求1所述的载氧体组合物，其特征在于：所述复合氧化钛为一氧化钛和二氧化钛的混合，且所述一氧化钛和二氧化钛的质量比为5:1-3。
3.根据权利要求1所述的载氧体组合物，其特征在于：所述氧化铁为纳米三氧化二铁。
4.根据权利要求1所述的载氧体组合物，其特征在于：所述载氧体组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将氢氧化铝加入至无水乙醇中，搅拌均匀，然后加入聚乙烯吡咯烷酮低温超声至完全分散，得到均匀分散液；，
步骤2，将均匀分散液加入至模具中恒温挤压，然后浸泡至无水乙醇中搅拌均匀，烘干得到多孔体；
步骤3，将钛酸正丁酯加入至无水乙醇中搅拌均匀形成钛醇液，然后加入一氧化钛低温超声形成分散悬浊液；
步骤4，将多孔体浸泡至分散悬浊液中10-20min，然后取出烘干得到预镀多孔体；
步骤5，将氯化铁加入至无水乙醇中搅拌均匀，形成铁醇液，然后将铁醇液喷洒在预制多孔体表面，恒温静置后升温烘干，得到预镀组合物；
步骤6，将预镀组合物表面喷洒饱和氨水,然后放入氮气环境下恒温烧结30-60min，冷却后得到组合物。
5.根据权利要求4所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤1中的氢氧化铝在无水乙醇中的浓度为100-200g/L，搅拌速度为1000-2000r/min，所述聚乙烯吡咯烷酮的加入量是氢氧化铝质量的30-40%，低温超声分散的温度为20-30℃，超声频率为50-90kHz。
6.根据权利要求4所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤2中的恒温挤压的温度为80-90℃，压力为2-5MPa，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，烘干温度为80-100℃。
7.根据权利要求3所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤3中的钛酸正丁酯在无水乙醇中的浓度为100-200g/L，搅拌的速度为500-1000r/min，一氧化钛的加入量是钛酸正丁酯质量的140-180%，低温超声的温度为5-10℃，超声频率为50-90kHz。
8.根据权利要求4所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤4中的烘干的温度为80-90℃，烘干在氮气氛围下进行。
9.根据权利要求4所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤5中的氯化铁在无水乙醇中的浓度为200-500g/L，搅拌均匀的搅拌速度为1000-2000r/min，所述铁醇液喷洒的体积量是1-3mL/cm2，恒温静置的温度为10-30℃，升温烘干的温度为90-120℃，在氮气环境下烘干。
10.根据权利要求4所述的载氧体组合物，其特征在于：所述步骤6中的饱和氨水的喷洒量为0.4-0.9mL/cm2,恒温烧结的温度为300-500℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010644141.2A CN111704949A (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种载氧体组合物及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010644141.2A CN111704949A (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种载氧体组合物及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111704949A true CN111704949A (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=72545943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010644141.2A Withdrawn CN111704949A (zh) | 2020-07-06 | 2020-07-06 | 一种载氧体组合物及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111704949A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102382706A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-03-21 | 华北电力大学 | 一种基于空腔结构TiO2的铁基载氧体及其制备方法 |
| CN102443454A (zh) * | 2010-10-12 | 2012-05-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种化学链燃烧的载氧体及其制备方法和应用 |
| TW201641431A (zh) * | 2015-05-29 | 2016-12-01 | 國立台灣科技大學 | 複合型載氧體及其製備方法 |
| CN110225795A (zh) * | 2016-12-23 | 2019-09-10 | Ifp新能源公司 | 具有难熔基质的大孔氧载体固体，其制备方法及其在化学链氧化还原方法中的用途 |
| CN111282581A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-06-16 | 山西恒投环保节能科技有限公司 | 一种低温低含量co催化燃烧催化剂组合物及其制备方法 |
-
2020
- 2020-07-06 CN CN202010644141.2A patent/CN111704949A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102443454A (zh) * | 2010-10-12 | 2012-05-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种化学链燃烧的载氧体及其制备方法和应用 |
| CN102382706A (zh) * | 2011-08-30 | 2012-03-21 | 华北电力大学 | 一种基于空腔结构TiO2的铁基载氧体及其制备方法 |
| TW201641431A (zh) * | 2015-05-29 | 2016-12-01 | 國立台灣科技大學 | 複合型載氧體及其製備方法 |
| CN110225795A (zh) * | 2016-12-23 | 2019-09-10 | Ifp新能源公司 | 具有难熔基质的大孔氧载体固体，其制备方法及其在化学链氧化还原方法中的用途 |
| CN111282581A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-06-16 | 山西恒投环保节能科技有限公司 | 一种低温低含量co催化燃烧催化剂组合物及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HSUAN-CHIH WU等: "Enhanced performance of chemical looping combustion of methane with Fe2O3/Al2O3/TiO2 oxygen carrier", 《RSC ADVANCES》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105363436B (zh) | 一氧化碳气相偶联合成草酸酯催化剂、制备方法及其用途 | |
| CN110052287B (zh) | 一种协同控制no和甲苯的核壳结构分子筛催化剂及制备方法 | |
| CN111013598B (zh) | 一种甲醇水蒸气转化制备h2的催化剂及其应用 | |
| CN106268740A (zh) | 一种用于液氮洗尾气中低浓度可燃组分缺氧燃烧的负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN111495388B (zh) | 一种co气相偶联亚硝酸乙酯合成草酸二乙酯催化剂及其制备方法 | |
| CN115282965B (zh) | 一种催化剂在苯乙烯废气治理中的应用 | |
| CN103933970A (zh) | 一种碳纳米管负载金属氧化物的低温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN109277100B (zh) | 一种以氧化铈为载体的钌基氨合成催化剂 | |
| CN111704949A (zh) | 一种载氧体组合物及其制备方法 | |
| CN110947396B (zh) | 球状氧化锰包覆氧化铁核壳结构复合物及制备方法和应用 | |
| CN109675563B (zh) | 一种用作合成氨催化剂的高效自负载型铁基纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN112044449A (zh) | 聚乙二醇改性的钴铁复合氧化物负载钯催化剂的制备方法及应用 | |
| CN114377684A (zh) | 一种低温条件脱除CO的MnCoOx催化剂及其制备方法 | |
| CN111229284A (zh) | 一种铁酸镁-氮掺杂碳复合物催化剂的制备方法 | |
| CN110961109A (zh) | 一种超声-微波协同辅助制备Ni-Al2O3催化剂的方法及其在CO2加氢中的应用 | |
| CN114832848B (zh) | 一种催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107096560B (zh) | 一种钌基氨合成催化剂及其制备方法 | |
| CN103433055B (zh) | 一种脱氧催化剂的制备方法及利用其进行脱氧的方法 | |
| CN111495389B (zh) | 一种一氧化碳气相偶联亚硝酸乙酯合成草酸二乙酯催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN103480368A (zh) | 一种低碳混合气催化燃烧脱氧催化剂及其制备方法 | |
| CN107055571B (zh) | 一种以自热重整后的气态烃为原料的等压制氨工艺 | |
| CN113828321A (zh) | 一种新型复合载氧体及其制备方法 | |
| CN113083298A (zh) | 一种适应移动床和流化床的丙烷脱氢催化剂组合物及其制备方法和应用 | |
| CN106622313A (zh) | 一种用于化学链制氢的载氧体，其制备方法及应用 | |
| CN116586075B (zh) | 一种抗水型低温co氧化催化剂及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20200925 |