《疊式流化床鈣循環煤制氫協同捕集二氧化碳基礎研究》是依託東南大學，由向文國擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：疊式流化床鈣循環煤制氫協同捕集二氧化碳基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：向文國
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
鈣循環煤制氫可以實現富氫氣化協同捕集二氧化碳，是潔淨煤可持續發展的重大需求。由於受氣化溫度和鈣載體吸收二氧化碳特性的限制，現有鈣循環煤制氫制氫效率與碳捕集效率低；且鈣載體製備技術尚不能滿足穩定長效規模化套用的要求。本課題提出了疊式流化床富氫氣化方法，可實現制氫效率和碳捕集效率的協同提高，理論上能製取含氫95%以上的合成氣。課題將在疊式流化床-流化床提升管雙聯流化床鈣循環煤制氫協同捕集二氧化碳試驗裝置上，研究氣固兩相流動與非均相化學反應匹配規律、制氫以及碳捕集特性，揭示煤中氮硫反應途徑；基於鈣載體循環中體積的變化，研究鈣載體微觀結構和孔道特性變化規律，對其固-固界面、氣-固界面反應機理及反應途徑進行解析，從微觀層面考察骨架結構的變化規律，添加沸石分子篩和惰性氧化鋁對載體改性，探索其設計與製備方法。為開發新型鈣循環煤制氫和捕集二氧化碳一體化集成技術，提供理論基礎和實驗數據。
結題摘要
鈣循環煤制氫可以實現富氫氣化協同捕集二氧化碳，是潔淨煤可持續發展的重大需求。研究以改性鈣基吸附劑作為循環載體，深入探究了不同改性方法、不同載體、載體添加量等因素對改性鈣基吸附劑的二氧化碳吸附特性、二氧化碳脫附特性以及循環穩定性能等的影響，探索載體微觀結構和孔道變化特性，考察高性能鈣載體設計與製備方法。採用疊式流化床富氫氣化反應器和流化床提升管再生反應器雙聯流化床，探究了煤制氫協同捕集二氧化碳研究，掌握雙聯流化床反應器氣固兩相流動和熱化學反應匹配規律。具體研究包括1、製備方法的分析與探究、載體對催化劑性能的影響、雙載體對催化劑性能的影響及載體間的相互作用、催化劑的表征以及反應機理與反應途徑分析；2、固定床煤、生物質、含油鑽屑及污泥的熱解與氣化實驗及機理探究；3、改性鈣載體存在條件下的生物質氣化動力學特性研究；4、冷態雙聯疊式流化床的改進與運行調試並對其固體循環流量、壓力分布、運行特性以及串氣等進行了深入研究；5、設計並成功搭建了新型疊式雙流化床熱態反應器，特有的鼓泡床+提升管結構有助於增加停留時間，促進反應平衡移動。在該基金的支持下，篩選並先用先進制備方法合成了CaO-MgO-分子篩、CaO-TiO2-分子篩、CaO-Zr/H-ZSM5、Fe-CaO等吸附劑體系，其具備多功能煤轉化，促進焦油裂解，增加氣體產量，循環性能穩定，抗燒結和團聚能力強等優勢。上述製備的鈣基吸附劑分別用於含油鑽屑的熱解特性研究、煤氣化制氫研究、生物質氣化制富氫合成氣研究、污泥的氣化實驗研究以及相關過程機理探索，並取得了眾多的研究成果，詳見結題報告正文。研究成果有望為開發新型鈣循環煤制氫和捕集二氧化碳一體化集成技術， 理論基礎和實驗數據。
