[实用新型]一种制备球状复合氧载体的装置

说明书

本实用新型属于化学链燃烧氧载体的制备领域，并具体公开了一种制备球状复合氧载体的装置。包括浆料制备模块、喷雾干燥造粒模块以及后处理模块，浆料制备模块用于制备符合喷雾干燥造粒条件的浆料；喷雾干燥造粒模块与浆料制备模块连接，用于对浆料进行喷雾干燥造粒，其控制浆料的蠕动速度为50r/min～60r/min，进风温度为175℃～225℃，后处理模块与所述喷雾干燥造粒模块连接，用于筛分得到目标粒径颗粒并用于将其进行煅烧后得到球状复合氧载体。本装置可实现对细微矿石粉末以及工业废弃物的再利用，可批量制备低成本、高性能且环境友好的氧载体。

技术领域

本实用新型属于化学链燃烧氧载体的制备领域，更具体地，涉及一种制备球状复合氧载体的装置。

背景技术

化学链燃烧是一种新颖的燃烧技术，将传统的化学转化过程分解为两个或多个化学反应，避免了燃料与氧气的直接接触，以氧载体作为氧的载体和反应媒介，在两个反应器之间进行循环，实现氧的转移且不停地传递反应所产生的热量。因此，氧载体的选择被认为是化学链燃烧过程中最重要的组成部分之一。氧载体的性能可以从氧传递能力、氧化还原反应速率、力学性能(抗烧结、团聚、磨损、破碎)、抗积碳、生产成本、环境影响等方面来评价，同时还需要其在多次循环后不能出现明显的衰减。从反应性能角度来看，近来研究发现复合氧载体，如铜铁基复合氧载体、锰铁基复合氧载体由于其协同效应的影响要比单独采用某种氧载体具有更好的效果。从经济性角度来看，矿石或工业废弃物与人工合成类氧载体相比，因其具有廉价、易得等天然优势而引起学者的广泛关注。

目前氧载体制备方式多为小批量的实验室尺度下的冷冻造粒法、机械混合法、浸渍法、溶胶凝胶法等，此类氧载体虽然化学反应性能良好，但所存在的缺点是制备方式复杂，单次产量低。随着化学链技术的不断成熟，目前更多的焦点从实验室台架转移至中试规模甚至工业规模，其氧载体需求量极大(通常要求≥1000kg/MWth)。可见传统的实验室制备方式难以满足大型装置以及工业化装置中大批量的需求，所以喷雾干燥方法被引入氧载体制备方式中。

喷雾干燥技术是工业上已经较为成熟的干燥技术，具体原理为喷雾干燥机将浆料分裂成细小雾状液滴，与热气体(空气、氮气或过热水蒸气)接触进行传热传质，瞬间将大部分水分除去而成为粉末状或颗粒状的产品，可通过调节喷雾干燥过程相关工艺参数以及浆料的特性来实现调节颗粒形态的效果。此技术制备的氧载体球形度好、孔隙率高且可以实现工业级氧载体制备规模。矿石及工业废弃物在处理过程中通常存在一些细微粉末无法直接作为循环流化床中的氧载体，为将这些余料重复利用起来，故需要通过喷雾干燥造粒技术将其二次利用制备出符合循环流化床使用条件的氧载体。常规喷雾干燥造粒技术通常用来处理比重较小的物料，由于矿石或工业废弃物这种原料为比重较大的金属氧化物，存在易沉淀分层的现象，故需要优选合适的粘结剂与分散剂的种类以及含量。通常循环流化床中要求氧载体粒径范围为100μm～350μm且硬度能够达到1N以上，这就要求氧载体在制备过程中要在干燥室中停留足够的时间使其满足粒径要求且不能够存在由于孔隙较大或者空心颗粒的原因造成硬度不足的情况，故上述要求均需要通过调整喷雾干燥过程中的进料速度、气体温度等进行调节。

因此本领域亟待对现有的球状复合氧载体的制备装置进行改进，通过喷雾干燥造粒方法制备出低成本、高性能且环境友好的氧载体材料，同时满足工业规模化制备和工业应用条件的要求。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种制备球状复合氧载体的装置，其中结合矿石粉末或工业废弃物粉末自身的特征及其喷雾干燥造粒工艺特点，相应的对其关键组件如浆料制备模块、喷雾干燥造粒模块以及后处理模块的结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效控制球状复合氧载体制备过程中的原材料的粒径、分散步骤、喷雾干燥造粒的蠕动速度、进风温度等工艺的控制，相应的，选取特定粒径的目标粒径颗粒进行煅烧后得到球状复合氧载体，制备出的氧载体颗粒球形度较好，有利于减少氧载体在工业应用中运行时对机械的磨损。