NiFeAlO4载氧体制备及煤化学链燃烧反应特性

摘要

铁基载氧体是一种具有工业应用前景的载氧体,但存在氧利用率低、在高温下易烧结等问题.虽可通过制备双金属复合载氧体或添加惰性组分改进其性能,但均存在一定缺陷.若将活性组分和惰性材料融入到一个晶体结构制备尖晶石结构载氧体,则可实现利用双金属协同作用提高载氧体活性的同时,利用Al3+提高载氧体的稳定性.采用共沉淀法和溶胶凝胶法制备了具有尖晶石结构的NiFeAlO4载氧体,考察了制备方法、载氧体与煤质量比对NiFeAlO4载氧体化学链燃烧特性和循环稳定性的影响,并分析了载氧体对煤转化过程的作用.结果表明,溶胶凝胶法制备的NiFeAlO4载氧体具有更好的反应性,载氧体与煤质量比为20∶1时,碳转化率为86.7％,远高于煤单独热解时的碳转化率(34％),此时CO2体积分数为93.6％.对反应前后NiFeAlO4载氧体晶相结构和形貌进行分析,表明循环过程中经"还原-氧化"后生成的NiO和载氧体颗粒团聚是导致载氧体活性下降的主要原因.相较于载热作用,NiFeAlO4载氧体在煤化学链燃烧中主要起供氧作用,其不仅会促进挥发分向煤气的转化,且NiFeAlO4载氧体与焦炭之间也存在固-固反应,利于更多CO2的生成.