化學鏈空氣分離技術載氧體的熱力學和動力學研究.pdf

1、氧氣在我們的日常生活和工業(yè)生產中都扮演著極其重要的角色，全球對于氧氣的需求量每年以6％的速度增長，其產量現已位居世界氣體產量的第二位。尤其在工業(yè)生產中，對于氧氣的需求量極大，然而現有的制氧技術在投資、運行等方面花費仍舊較高?；瘜W鏈空氣分離技術是基于化學鏈燃燒技術提出的新型制氧方法，能耗不到傳統深冷法的1/3，設備簡單、成本低廉，適用于大多數用氧場合，具有非常廣闊的發(fā)展前景。
　　化學鏈空氣分離技術利用載氧體連續(xù)的氧化還原反應制取氧

2、氣，載氧體的性能直接決定著制氧系統的優(yōu)劣，該技術的最大挑戰(zhàn)就是尋求一種高效穩(wěn)定的載氧體。本文從熱力學的角度選取了合適的載氧體，對其性能進行了熱重實驗的研究，并建立了載氧體脫氧反應的動力學機理模型。主要研究內容如下:
　　(1)從元素周期表中，根據金屬元素的物理性質和熱力學性質選擇合適的金屬氧化物作為載氧劑，選取SiO2、TiO2、ZrO2作為惰性載體，最終確定CuO(SiO2、TiO2、ZrO2)、Co3O4(ZrO2)和Cu/C

3、o(ZrO2)三種類型載氧體適用于CLAS系統。
　　(2)采用等溫恒重和程序升溫兩種技術對載氧體在不同條件下的反應特性進行了研究。得出以下結論:升溫速率越大，載氧體發(fā)生反應的溫度越高，反應完成的時間越短;反應溫度越高，顆粒直徑越小，載氧體反應的速率越快;惰性載體不同，載氧體反應性能不同，其反應活性是CuO/ZrO2＞ CuO/TiO2＞ CuO/SiO2。
　　(3)根據等溫法和程序升溫熱重法所得的實驗數據，以現有的常用氣