沼氣含有60%CH4和40%CO2,可作為有效的化學鏈重整(chemical looping reforming,CLR)制氫原料。以耐高溫和高強度的高鋁耐火磚為惰性載體,采用浸漬法制備Ni基氧載體。在批次進料流化床反應(yīng)器中開展多種反應(yīng)條件下CLR實驗研究,并對比沼氣干重整和沼氣濕重整特性。結(jié)果顯示,濕重整環(huán)境下沼氣能夠更好的轉(zhuǎn)化為目標產(chǎn)物H2。合理的控制反應(yīng)條件,能夠更進一步將沼氣的CO2轉(zhuǎn)化為CO,從而提高沼氣中各組分的利用程度。提高反應(yīng)溫度和水蒸氣濃度有利于產(chǎn)生較多的H2和CO,具有較高的H2產(chǎn)率和H2/CO摩爾比。155次循環(huán)測試中,氧載體的物理化學性能保持較好,能夠得到穩(wěn)定的H2濃度。氧載體的機械性能較好,155次循環(huán)后仍能滿足流化床的使用要求,磨損率僅為0.034%/h。較高反應(yīng)溫度下,氧載體顆粒未出現(xiàn)燒結(jié)、流化性能穩(wěn)定。熱平衡模擬顯示,可通過調(diào)節(jié)氧載體與沼氣比例達到系統(tǒng)的自熱運行,然而需要以降低H2產(chǎn)率為代價。因此,在大型CLR系統(tǒng)中,需要開展經(jīng)濟與能耗的整體評估,以優(yōu)化沼氣CLR的整體性能。

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

圖1化學鏈重整制氫(CLR)技術(shù)原理Fig.1SchematicdiagramofCLRforH2generation

7254中國電機工程學報第39卷0引言化學鏈重整制氫(chemicalloopingreforming，CLR)可將燃料轉(zhuǎn)化為清潔氫氣的同時以較低能耗完成CO2捕集，該技術(shù)是由Mattisson等[1]于2001年提出的。以CH4為燃料、NiO為活性成分的CLR原理如圖1所示。C....

圖3批次進料流化床示意Fig.3Schematicdiagramofbatchfluidizedbed

155cycledoxygencarrier為10%，對應(yīng)的載氧率為ROC2.1%，其中ROC的計算方法見數(shù)據(jù)處理部分。篩分后氧載體顆粒的粒徑為106~300m，按照世界衛(wèi)生組織(WHO)制定的標準方法[24]測試，得到堆積密度為2.50g/cm3。氧載體的破碎強度采用力新寶FG....

圖4在770℃時30%CH20%CO20%HO氣氛中的0反應(yīng)時間/s0300600900

第24期梅道鋒等：高鋁耐火磚負載NiO氧載體的沼氣化學鏈重整制氫流化床實驗研究7257質(zhì)量，g。3實驗結(jié)果與討論3.1反應(yīng)過程描述典型的還原–氧化循環(huán)如圖4所示。整個過程由還原階段(包含燃燒和重整)、N2氣吹掃階段、氧化階段組成。氣體濃度/%0406080反應(yīng)時間/s030060....

圖5流化床中870℃時過程比較氣體濃度020反應(yīng)時間/s(c)

O2氣體，表明該反應(yīng)氣氛下不存在碳沉積。3.2沼氣中CH4制氫途徑比較甲烷可通過多種途徑轉(zhuǎn)化為H2，包括：CH4熱裂解制氫、CH4CO2干重整制氫、CH4H2O濕重整制氫以及本文的沼氣(CH4CO2H2O)濕重整制氫。由于制氫機理不同，上述各途徑得到的產(chǎn)物分布不盡相同。為了辨識各....

本文編號：3915920