用于化學(xué)鏈制氧技術(shù)的銅基載氧體制氧性能研究

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1、萬方數(shù)據(jù)分類號(hào)UDC密級(jí)學(xué)位論文用于化學(xué)鏈制氧技術(shù)的銅基載氧體制氧性能研究作者姓名：指導(dǎo)教師：申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：學(xué)科專業(yè)名稱：論文提交日期：學(xué)位授予日期：評(píng)閱入：蒸勤董亮于慶波教授東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院碩士學(xué)科類別：熱能工程2014年6月論文答辯日期：2014年7月答辯委員會(huì)主席：均捧冒東北大學(xué)2014年6月工學(xué)2014年6月番7fz嘉萬方數(shù)據(jù)ADissertationinThermalEngineeringIIIIIIUllIIIIlUIIIIIIIIlJ0124382PerformancestudyofCu--basedoxygencarriersusedinchemical

2、loopingoxygenproductionByDongLiangSupervisor：ProfessorYuQingboNortheasternUniversityJune2014萬方數(shù)據(jù)獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的。論文中取得的研究成果除加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名：戡日期：?糾L}幸‘開f訝日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解東北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)

3、位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人同意東北大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、交流。作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)上交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后：半年口一年口一年半口兩年口學(xué)位論文作者簽名：瓿簽字日期：仞1坼得fqB導(dǎo)師簽名：彳俠濃簽字日期：矽f畢奔翻力司萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要用于化學(xué)鏈制氧技術(shù)的銅基載氧體制氧性能研究摘要氧氣是一種重要的化工原料，在工業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中都有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的空氣分離制氧方法在能耗、設(shè)備投資及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)方面存在著許多缺點(diǎn)?；瘜W(xué)鏈空氣分離制氧技術(shù)是基于化學(xué)鏈燃燒技術(shù)

4、提出的一種新型制氧方法，其原理是利用載氧體的連續(xù)氧化還原反應(yīng)來制取氧氣。該技術(shù)理論能耗僅為傳統(tǒng)深冷法能耗的26％，具有非常廣闊的發(fā)展前景?；瘜W(xué)鏈空氣分離制氧是一種新型的制氧技術(shù)，載氧體性能的好壞直接決定著系統(tǒng)運(yùn)行性能和效率，因此載氧體性能的研究是關(guān)鍵。銅基載氧體具有載氧量大、放氧溫度區(qū)間大、價(jià)格低、無毒性等優(yōu)點(diǎn)。本文通過機(jī)械混合法，以CuO為活性成分，MgAl204、Si02、Zr02為惰性載體制備了不同惰性載體添加比例的5種類型銅基載氧體，分別為CuO一(60wt．％)MgAl204、CuO·(50wt。％)MgAl204、CuO一(40wt、％)MgAl204，CuO．(

5、60wt．％)Zr02、CuO．(60wt．％)si02。對(duì)制得的載氧體的物理性能進(jìn)行了表征，包括XRD物相組成分析，SEM．EDX表面形貌和能譜分析和BET比表面積分析。搭建了固定床反應(yīng)器熱態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過熱態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)工業(yè)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行小型模擬，考察了溫度、氣體流量、裝載量、惰性載體的種類和添加比例對(duì)銅基載氧體放氧反應(yīng)和吸氧反應(yīng)的影響。放氧過程中溫度分別為950℃、975"C、985。C、1000℃、1015"(2，氣體流量分別為0．8L／min、0．9L／min、1．0L／min、1．1L／min、1．2L／min。吸氧過程中溫度分別為800℃、850℃、900℃、950℃、

6、1000℃，氣體流量分別為0．7L／min、O．8L／min、0．9L／min、1．0L／min、1．1L／min。吸氧和放氧過程中裝載量的考察參數(shù)都為509、709、909。此外，本文還通過循環(huán)反應(yīng)對(duì)制得的5種載氧體的循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行了考察和分析，確定了5種載氧體的合理的使用溫度，分析了銅基載氧體放氧性能降低的原因，結(jié)果如下：(1)載氧體XRD物相分析結(jié)果表明：制得的載氧體中的活性成分均沒有與惰性載體發(fā)生反應(yīng)；SEM表面形貌結(jié)果表明：制得的載氧體中活性成分與惰性載體交錯(cuò)分布：比表面積測(cè)量結(jié)果表明：CuO／MgAl204>CuO／Zr02>CuO／Si02，且惰性載體的添加比例

7、越大，比表面積越大。(2)熱態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：放氧反應(yīng)過程中載氧體的放氧反應(yīng)速率在950℃．1015℃．TTT．萬方數(shù)據(jù)東北大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要范圍內(nèi)隨反應(yīng)溫度的升高而增加，在O．8L／min-1．2L／min范圍內(nèi)隨流量的增加而增大；吸‘氧反應(yīng)過程中載氧體的吸氧反應(yīng)速率在800"C．1000。C范圍內(nèi)隨反應(yīng)溫度的升高而減小，在O．7L／min-1．1L／min范圍內(nèi)隨流量的增加而增大；載氧體的放氧反應(yīng)和吸氧反應(yīng)速率在一定范圍內(nèi)都隨裝載量的增加而增大；對(duì)于本實(shí)驗(yàn)采用的三種不同惰性載體，其對(duì)應(yīng)的載氧體的放氧