PL218481B1 - Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu - Google Patents
Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganuInfo
- Publication number
- PL218481B1 PL218481B1 PL389853A PL38985309A PL218481B1 PL 218481 B1 PL218481 B1 PL 218481B1 PL 389853 A PL389853 A PL 389853A PL 38985309 A PL38985309 A PL 38985309A PL 218481 B1 PL218481 B1 PL 218481B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- weight
- oxygen
- oxide
- chemical compounds
- zro2
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 14
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 8
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 claims description 11
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 36
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 36
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 7
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 5
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- MWEXRLZUDANQDZ-RPENNLSWSA-N (2s)-3-hydroxy-n-[11-[4-[4-[4-[11-[[2-[4-[(2r)-2-hydroxypropyl]triazol-1-yl]acetyl]amino]undecanoyl]piperazin-1-yl]-6-[2-[2-(2-prop-2-ynoxyethoxy)ethoxy]ethylamino]-1,3,5-triazin-2-yl]piperazin-1-yl]-11-oxoundecyl]-2-[4-(3-methylsulfanylpropyl)triazol-1-y Chemical compound N1=NC(CCCSC)=CN1[C@@H](CO)C(=O)NCCCCCCCCCCC(=O)N1CCN(C=2N=C(N=C(NCCOCCOCCOCC#C)N=2)N2CCN(CC2)C(=O)CCCCCCCCCCNC(=O)CN2N=NC(C[C@@H](C)O)=C2)CC1 MWEXRLZUDANQDZ-RPENNLSWSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical group [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical class [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 238000001107 thermogravimetry coupled to mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu wykorzystywanych w procesach chemicznego przenoszenia tlenu w pętli tlenkowej podczas spalania lub zgazowania paliw.
Konieczność poprawy sprawności procesów termochemicznej konwersji węgla przy jednoczesnym radykalnym obniżeniu ich negatywnego wpływu na środowisko (w tym emisji CO2 oraz NOx), powoduje, że na świecie prowadzone są intensywne badania nad doskonaleniem istniejących i rozwojem nowych procesów ukierunkowanych między innymi na tlenowe spalanie i zgazowanie paliw. Jednym z obiecujących kierunków rozwoju procesów spalania i zgazowania pozwalającym na osiągnięcie wysokich sprawności konwersji oraz atrakcyjnym ekonomicznie jest zastosowanie chemicznej pętli tlenkowej. W procesach tych unika się bezpośredniego kontaktu paliwa z tlenem z powietrza. Przenoszenie tlenu odbywa się przy pomocy stałego cyrkulującego nośnika tlenu otrzymanego na bazie tlenków metali.
W tlenkowych metodach spalania lub zgazowania paliw, zarówno w spalinach jak i gazach powstałych w wyniku konwersji, nie występuje azot, który w konwencjonalnych metodach produkcji energii z paliw kopalnych rozcieńcza wytwarzane spaliny lub gaz procesowy, zwiększając tym samym ich objętość.
Znanych jest wiele możliwych nośników tlenu w tym różne kompozycje tlenków miedzi, manganu, żelaza, czy niklu stosowanych jako materiały aktywne oraz tlenek glinu, ditlenek tytanu, ditlenek cyrkonu używane jako materiał inertny. Materiały inertne dodaje się w ilości od kilku do kilkudziesięciu procent wagowych w stosunku do materiału aktywnego, dzięki czemu uzyskuje się zwiększenie żywotności nośników tlenu, między innymi przez obniżenie ich ścieralności.
Początkowo chemiczną pętlę tlenkową stosowano do procesu spalania paliw gazowych, w późniejszym okresie poszerzono ją o spalanie paliw stałych (w tym biomasy i węgla).
Z artykułu „Selection of oxygen carriers for chemical-looping combustion autorstwa ADANEZ J i inni (ENERGY & FUELS, THE SOCIETY, WASHINGTON, vol. 18, no. 2, 1 Marzec 2004) opublikowanego w trakcie Siódmej Międzynarodowej Konferencji w Vancouver w Kanadzie w 2004 r. wynika, że znane jest stosowanie nośników tlenu składających się z jednego składnika aktywnego i jednego inertnego. Znane sposoby otrzymywania nośników tlenu do celów chemicznej pętli tlenkowej opierają się na jednoetapowym procesie prażenia nie przekraczającym czasu 6 godzin.
Z francuskiego opisu patentowego FR 2 924 035 A1 znany jest proces prażenia prowadzony przy użyciu, jako składników wyjściowych dwóch tlenków, jednoetapowo, w temperaturze od 650 do 1050°C w czasie od 3 do 9 godzin a preparat zawiera od 5 do 20% grafitu.
Celem wynalazku jest sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu, przydatnych do procesu przenoszenia tlenu w chemicznej pętli tlenkowej, o korzystniejszych parametrach reaktywności, a przede wszystkim lepszej zdolności przenoszenia tlenu.
Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu polegający na wymieszaniu składników wyjściowych, poddaniu mieszaniny wysokotemperaturowemu prażeniu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że do składników wyjściowych w postaci Fe2O3 i MnO2 oraz materiału inertnego, który stanowi sepiolit lub ZrO2 lub TiO2 lub AI2O3 lub SiO2, użytych w proporcjach wynikających z ogólnego wzoru chemicznego Σ (XFe2O3 + YMnO2 + Zmateriał inertny) = 100% wagowych, gdzie X i Y znajdują się w przedziałach 1<X<99, 1<Y<99, przy czym X przyjmuje wartości 20, 30, 40, 60% wag., a Y przyjmuje wartości 60, 50, 40, 20% wagowych zaś materiał interny użyty jest w ilości uzupełniającej do 100% wagowych, dodaje się sproszkowany grafit w ilości od 1 do 25% wagowych w stosunku do wyjściowej mieszaniny i całość poddaje się co najmniej dwuetapowemu prażeniu w atmosferze utleniającej w temperaturze 1050°C w czasie 24 godzin.
Korzystnie, materiał inertny stanowi sepiolit, ZrO2, TiO2, AI2O3 oraz SiO2.
Korzystnie, do mieszaniny dodaje się 10% wagowych sproszkowanego grafitu.
Podstawową zaletą wynalazku jest uzyskanie zdolności przenoszenia tlenu w ilości 4 - 20% wagowych, wartości ścieralności materiału od 0,6 do 5,4% oraz temperatury topliwości w atmosferze redukującej powyżej 1100°C. Uzyskano to dzięki wykorzystaniu dwóch składników aktywnych oraz jednego składnika inertnego, stanowiących podstawowe elementy nośnika tlenu. Wykorzystanie takiego układu przede wszystkim umożliwiło uzyskanie doskonalszych materiałów tlenkowych, poprzez zwiększenie ich reaktywności z paliwem (w reakcji spalania/zgazowania) oraz zwiększenie ich żywotności, na skutek obniżenia ich ścieralności i osłabienia ich tendencji do aglomeracji.
PL 218 481 B1
Ponadto, umożliwiają one prowadzenie termochemicznych reakcji w niższych zakresach temperaturowych. Generalnie złożone nośniki tlenu charakteryzują się lepszą reaktywnością.
Dodatek grafitu do mieszaniny spowodował, że podczas prażenia w temperaturze 1050°C w atmosferze powietrza ulega on utlenieniu do ditlenku węgla, który wydzielając się powoduje zwiększenie: powierzchni właściwej, stopnia przereagowania oraz szybkości przebiegu reakcji.
Dobór proporcji składników związany jest z uzyskaniem cennych dla chemicznej pętli tlenkowej właściwości tlenków z uwzględnieniem obniżenia ich kosztów produkcji.
Sposób według wynalazku w nieograniczających go przykładach realizacji opisano w przykładach.
Na przedstawionych wykresach Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 przedstawiono odpowiednio uzyskane wyniki badania w tym:
Fig. 1 - Rezultaty cyklicznych badań termograwimetrycznych 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. sepiolit, z wykorzystaniem jako paliwa gazu syntezowego,
Fig. 2 - Rezultaty cyklicznych badań termograwimetrycznych 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. ZrO2, z wykorzystaniem jako paliwa gazu syntezowego,
Fig. 3 - Stopień utlenienia (regeneracji) w funkcji czasu,
Fig. 4 - Rezultaty cyklicznych badań termograwimetrycznych 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2,
20% wag. ZrO2, z wykorzystaniem jako paliwa gazu syntezowego „czystego---- i zanieczyszczonego siarkowodorem--,
Fig. 5 - Dyfraktogramy proszkowe dla nośnika tlenu o składzie 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. sepiolit, niepoddanego żadnym procesom oraz po jego regeneracji.
Jako surowce do otrzymywania nośników tlenu użyto następujące składniki: Fe2O3 (czystość >99%), MnO2 (czystość >90%), sepiolit, Al2O3 (czystość 99,7%), ZrO2 (czystość 99%), TiO2 (czystość 99%), SiO2 (czystość 99%), grafit syntetyczny.
P r z y k ł a d 1
Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych polega na wymieszaniu 60 g
Fe2O3, 20 g MnO2, 20 g sepiolitu, oraz 10 g grafitu. Składniki ucierano z wodą destylowaną do uzyskania granulacji poniżej 100 μm. Mieszaninę po wysuszeniu poddano prażeniu. Prażenie prowadzono w czasie 24 godzin w temperaturze 1050°C. Następnie ponownie zmielono uzyskaną mieszaninę i poddano ponownie prażeniu w temperaturze 1050°C w czasie 24 godzin. W efekcie otrzymano próbkę o składzie
60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. sepiolit.
Otrzymane tym sposobem nośniki tlenu charakteryzują się:
- dużą zdolnością transportową tlenu 18,75% (w temperaturze 800°C), 2
- powierzchnią właściwą BET wynoszącą 1,307 m2/g,
- niską ścieralnością 1,2%,
- dobrą zdolnością regeneracji (fig. 1, fig. 5),
- powtarzalnością wyników,
- tym, że optymalny zakres pracy preparatu mieści się w przedziale temperatur 600-900°C,
- wysoką termiczną odpornością; temperatury topliwości w atmosferze redukującej wyniosły: temperatura spiekania 1110°C, temperatura mięknienia 1350°C, temperatura topnienia 1420°C, temperatura płynięcia 1500°C,
- niską tendencją do aglomeracji, gdyż 90% wytworzonego materiału stanowiło frakcję < 202 μm,
- krótkim czasem utleniania i redukcji, gdzie 90% frakcji ulega utlenieniu w ciągu 10,5 minuty, redukcji w 24,4 minuty dla „czystego gazu syntezowego oraz w ciągu 7,64 minuty ulegało utlenieniu i w 14,79 minuty zostało zredukowane gazem syntezowym zanieczyszczonym siarkowodorem, 3
- gęstością rzeczywistą 4,4 g/cm3,
- 100% zdolnością regeneracji mimo zanieczyszczenia gazu syntezowego siarkowodorem,
- 100% zdolnością regeneracji, po reakcji spalania metanu, nie zaobserwowano problemu dezaktywacji sadzą.
P r z y k ł a d 2
Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych polega na wymieszaniu 60 g Fe2O3, 20 g MnO2, 20 g ZrO2 oraz 10 g grafitu. Po wymieszaniu składników, mieszaninę poddano dwukrotnemu prażeniu po 24 godzin, przy czym temperatura prażenia wynosiła 1050°C. W efekcie otrzymano próbkę o składzie chemicznym 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. ZrO2.
Otrzymane nośniki tlenu charakteryzują się:
- dużą zdolność transportową tlenu 18,99% (w temperaturze 800°C),
PL 218 481 B1 2
- powierzchnię właściwą BET wynoszącą 0,771 m2/g,
- krótki czas utlenienia i redukcji, gdzie 90% frakcji ulega utlenieniu w ciągu 9,9 minuty, redukcji w 16,6 minuty dla „czystego gazu syntezowego oraz w ciągu 7,64 minuty utlenieniu i w 12,3 minuty redukcji gazem syntezowym zanieczyszczonym siarkowodorem,
- dobrą zdolnością regeneracji (fig. 2),
- 100% zdolnością regeneracji mimo zanieczyszczenia gazu syntezowego siarkowodorem,
- 100% zdolnością regeneracji, po reakcji spalania metanu, nie zaobserwowano problemu dezaktywacji sadzą,
- wysoką termiczną odporność, gdzie temperatury topliwości w atmosferze redukującej wyniosły: temperatura spiekania 1100°C, temperatura mięknienia 1520°C, temperatura topnienia 1530°C, temperatura płynięcia 1540°C,
- niską ścieralność 1,4%,
- zakres korzystania ze związku jest optymalny w przedziale temperatur 600-900°C,
- niską tendencję do aglomeracji, gdzie 90% mieszaniny stanowiło frakcję < 98,2 μm,
- gęstością rzeczywistą 5,2 g/cm3,
- powtarzalnością wyników.
Dyfraktogramy proszkowe dla „świeżego nośnika tlenu, czyli niepoddanego żadnym procesom i przereagowanego z paliwem (metanem) a następnie regenerowanego tlenem z powietrza, świadczą o bardzo dobrej zdolności regeneracji próbek nośników tlenu na bazie tlenku żelaza i manganu.
Zalety te potwierdzają przeprowadzone analizy produktu w tym badania: dyfrakcji promieni rentgenowskich na próbkach proszkowych (XRD), termograwimetrii sprzężonej z kwadrupolowym spektrometrem masowym (TG-QMS), temperatur topliwości, badania ścieralności, badania rozkładu uziarnienia, badania gęstości rzeczywistej, badania powierzchni właściwej metodą BET.
Podane sposoby otrzymywania gwarantują, że stopień przereagowania użytych substratów wynos od 80 do 100%.
Zdolność transportowa tlenu definiowana jest jako różnica masy utlenione i zredukowanej formy stałego nośnika tlenu Δ = mutl - mred [%wag]. Oznacza to w praktyce ilość tlenu przeniesioną z nośnika tlenu do paliwa. W celu określenia zdolności transportowej tlenu otrzymanych stałych nośników tlenu na bazie metali przejściowych przeprowadzono cykliczne badania w warunkach utleniających (powietrze syntetyczne) i redukujących (gaz syntezowy o składzie CO 36%, H2 27%, CO2 12%, He 25%, oraz CO 38%, H2 30,8%, CO2 13%, He 17,8%, H2S 4042 ppm oraz 3% CH4/Ar) techniką sprzężoną TG-MS z zastosowaniem termowagi TA Model 2050 i termowagi Netzsch STA 409 PC Luxx sprzężonej z kwadrupolowym spektrometrem masowym Aeolos QMS 403C, przy czym spektrometria masowa została wykorzystana w celu kontroli substratów oraz identyfikacji gazów wylotowych. Zasymulowano w ten sposób proces chemicznej pętli tlenkowej z zastosowaniem analizy termograwimetrycznej.
Dla przykładu na fig. 1 podano rezultaty cyklicznych badań termograwimetrycznych dla próbki 60% wag. Fe2O3, 20% wag. MnO2, 20% wag. sepiolit prowadzone dla temperatury 800°C.
W tablicy 1 przedstawiono zdolność transportową tlenu w funkcji składu wybranych dwu- i trójskładnikowych nośników tlenu na bazie tlenku żelaza i manganu.
T a b l i c a 1. Zdolność transportowa tlenu w funkcji składu chemicznego
| Nośnik tlenu | Zdolność transportowa tlenu* (% wag.) | Zdolność transportowa tlenu** (% wag.) |
| 60% FeO3, 20% MnO2, 20% sepiolit | 18,75 | 17,92 |
| 60% FeO3, 20% MnO2, 20% ZrO2 | 18,99 | 18,99 |
| 60% FeO3, 40% ZrO2 | x | 17,66 |
| 60% MnO2, 40% ZrO2 | x | 4,36 |
| *w 800°C dla paliwa w postaci gazu syntezowego **w 800°C dla paliwa w postaci gazu syntezowego zanieczyszczonego H2S W celu oznaczenia ścieralności z otrzymanych preparatów przygotowano granule o średnicy 4 mm 2 każda. Sprasowano je z zastosowaniem hydraulicznej prasy o nacisku 1300 kg/cm2. Następnie granule |
spiekano w temperaturze 1050°C. Uprzednio spreparowane granulki poddano badaniu na ścieralność według zmodyfikowanej procedury opartej na normie EN 12915-2:2009.
Claims (3)
1. Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu, polegający na wymieszaniu składników wyjściowych, poddaniu mieszaniny wysokotemperaturowemu prażeniu, znamienny tym, że do składników wyjściowych w postaci Fe2O3 i MnO2 oraz materiału inertnego, który stanowi sepiolit lub ZrO2 lub TiO2 lub AI2O3 lub SiO2, użytych w proporcjach wynikających z ogólnego wzoru chemicznego Σ (XFe2O3 + YMnO2 + Zmateriał inertny) = 100% wagowych, gdzie X i Y znajdują się w przedziałach 1<X<99, 1<Y<99, przy czym X przyjmuje wartości 20, 30, 40, 60% wag., a Y przyjmuje wartości 60, 50, 40, 20% wagowych zaś materiał interny użyty jest w ilości uzupełniającej do 100% wagowych, dodaje się sproszkowany grafit w ilości od 1 do 25% wagowych w stosunku do wyjściowej mieszaniny i całość poddaje się co najmniej dwuetapowemu prażeniu w atmosferze utleniającej w temperaturze 1050°C w czasie 24 godzin.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał inertny stanowi sepiolit, ZrO2, TiO2, Al2O3 oraz SiO2.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszaniny dodaje się 10% wagowych sproszkowanego grafitu.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389853A PL218481B1 (pl) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu |
| EP10751714.6A EP2509921B1 (en) | 2009-12-10 | 2010-07-20 | The method of obtaining ternary chemical compounds based on iron oxide and manganese oxide |
| PCT/IB2010/053297 WO2011070450A1 (en) | 2009-12-10 | 2010-07-20 | The method of obtaining ternary chemical compounds based on iron oxide and manganese oxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL389853A PL218481B1 (pl) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL389853A1 PL389853A1 (pl) | 2011-06-20 |
| PL218481B1 true PL218481B1 (pl) | 2014-12-31 |
Family
ID=44201576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL389853A PL218481B1 (pl) | 2009-12-10 | 2009-12-10 | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL218481B1 (pl) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2509921B1 (en) | 2009-12-10 | 2017-09-06 | Instytut Chemicznej Przeróbki Wegla | The method of obtaining ternary chemical compounds based on iron oxide and manganese oxide |
| PL224039B1 (pl) | 2011-04-20 | 2016-11-30 | Inst Chemicznej Przeróbki Węgla | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku miedzi |
-
2009
- 2009-12-10 PL PL389853A patent/PL218481B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL389853A1 (pl) | 2011-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ma et al. | Effects of supports on hydrogen production and carbon deposition of Fe-based oxygen carriers in chemical looping hydrogen generation | |
| Zhu et al. | Bimetallic BaFe2MAl9O19 (M= Mn, Ni, and Co) hexaaluminates as oxygen carriers for chemical looping dry reforming of methane | |
| Siriwardane et al. | Synergetic effects of mixed copper–iron oxides oxygen carriers in chemical looping combustion | |
| Ma et al. | Redox performance of pyrite cinder in methane chemical looping combustion | |
| De Diego et al. | Development of Cu-based oxygen carriers for chemical-looping combustion | |
| Cui et al. | A high-performance oxygen carrier with high oxygen transport capacity and redox stability for chemical looping combustion | |
| US20070049489A1 (en) | Redox active mass for a chemical looping combustion process | |
| Shen et al. | Sulfur behavior in chemical looping combustion with NiO/Al2O3 oxygen carrier | |
| CN109529885B (zh) | 一种钴硫化物/生物质炭复合材料及其制备方法和作为单质汞氧化催化剂应用 | |
| Cheng et al. | Chemical looping combustion of methane in a large laboratory unit: Model study on the reactivity and effective utilization of typical oxygen carriers | |
| Jing et al. | Examination of perovskite structure CaMnO3-δ with MgO addition as oxygen carrier for chemical looping with oxygen uncoupling using methane and syngas | |
| He et al. | Application of Fe2O3/Al2O3 composite particles as oxygen carrier of chemical looping combustion | |
| Girard et al. | Innovative low temperature regenerable zinc based mixed oxide sorbents for synthesis gas desulfurization | |
| US20130130032A1 (en) | Fe-ni compound oxide for chemical looping combustion process and method of manufacturing the same | |
| Cai et al. | Performance optimization of Ca2Fe2O5 oxygen carrier by doping different metals for coproduction syngas and hydrogen with chemical looping gasification and water splitting | |
| KR20260012801A (ko) | 촉매, 이의 제조 방법 및 응용, 및 메탄-이산화탄소 개질 반응 방법 | |
| Roux et al. | Study and improvement of the regeneration of metallic oxides used as oxygen carriers for a new combustion process | |
| Adánez-Rubio et al. | Development of new Mn-based oxygen carriers using MgO and SiO2 as supports for Chemical Looping with Oxygen Uncoupling (CLOU) | |
| CA3149858C (en) | Redox reaction facilitated carbon dioxide capture from flue gas and conversion to carbon monoxide | |
| PL224039B1 (pl) | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku miedzi | |
| PL218481B1 (pl) | Sposób otrzymywania trójskładnikowych związków chemicznych na bazie tlenku żelaza i tlenku manganu | |
| EP2509921B1 (en) | The method of obtaining ternary chemical compounds based on iron oxide and manganese oxide | |
| Fan et al. | Effect of calcium oxide additive on the performance of iron oxide sorbent for high-temperature coal gas desulfurization | |
| US9221033B2 (en) | Catalyst for reforming tar used in the steam gasification of biomass | |
| FR2937030A1 (fr) | MASSES OXYDO-REDUCTRICES A STRUCTURE DE TYPE SPINELLE AxA'x'ByB'y'O4 ET UTILISATION DANS UN PROCEDE D'OXYDO-REDUCTION EN BOUCLE CHIMIQUE |