[发明专利]化学链制氢的整体式载氧体、制备方法、制氢系统和方法

说明书

本发明公开一种化学链制氢的整体式载氧体、制备方法、制氢系统和方法；化学链制氢的整体式载氧体的制备方法，包括：步骤1、将赤泥和炉渣破碎、烘干还有研磨；步骤2、将研磨好的赤泥和炉渣进行混合，获得混合料；混合料中赤泥、炉渣的质量比为100：(100～150)；步骤3、制备好的混合料中加入粘合剂、胶溶剂、助挤剂、扩孔剂和水，混合均匀制成泥状坯料；步骤4、利用模具将制备好的泥状坯料进行挤压成型获得样品；或者将多孔载体浸渍于泥状坯料后取出或者样品；步骤5、样品进行干燥、获得整体式载氧体。本发明整体式载氧体，实现了工业固体废弃物的有效利用，解决了传统载氧体颗粒比表面积小、积碳烧结和制氢效率低的问题。

技术领域

本发明属于能源催化技术领域，特别涉及一种用于化学链制氢的整体式载氧体、制备方法、制氢系统和方法。

背景技术

氢气具有热值高、清洁无污染等独特优点，是一种理想的燃料与能源载体，有可能取代化石燃料成为21世纪的清洁能源。随着现代工业的快速发展，能源与环境问题日趋严峻，氢能对于社会经济可持续发展有着重要的作用。化学链制氢与化学链燃烧过程原理相同，燃料反应器中载氧体被还原，以水蒸气代替空气作为氧化剂引入到蒸汽反应器中氧化载氧体，同时水蒸气中的氢被还原成氢气可以实现纯氢的制备。

化学链制氢过程中反应器和载氧体是反应体系的核心，载氧体的性能是化学链制氢技术的关键和研究的重点。载氧体作为媒介，在两个反应器之间交替循环，不停地在蒸汽反应器中还原水蒸气制备纯氢，是化学链制氢的效率的决定因素。但是载氧体的深度还原导致表面积碳进而产物氢气不纯，而且交替循环的过程中由于颗粒磨损和烧结，载氧体循环性能需要近一步提升。整体式载氧体由于其压降低、单位反应器体积的表面积大和放大效应小等优点，考虑制备整体式的载氧体用于化学链制氢过程，显著的提高载氧体的寿命和反应活性。用于化学链制氢的固定床反应器面临间歇操作、传热性差的挑战，流化床反应器有着气固两相转化率不高的缺点，考虑制备整体式反应器用于化学链制氢过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学链制氢的整体式载氧体、制备方法、制氢系统和方法，保证燃料完全反应的前提下，尽可能的提高载氧体的固相转化率和产氢效率；以解决上述传统化学链制氢反应器存在的问题。另外本发明还提供了一种炼厂废弃物高效的资源化利用方法，基于赤泥和炉渣制备整体式载氧体用于化学链制氢过程。该载氧体用于化学链制氢不仅可以解决传统载氧体颗粒比表面积小、积碳烧结和制氢效率低的问题，而且实现了工业固体废弃物的有效利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

化学链制氢的整体式载氧体的制备方法，包括：

步骤1、将赤泥和炉渣破碎、烘干还有研磨；

步骤2、将研磨好的赤泥和炉渣进行混合，获得混合料；混合料中赤泥、炉渣的质量比为100：（100~150）；

步骤3、制备好的混合料中加入粘合剂、胶溶剂、助挤剂、扩孔剂和水，混合均匀制成泥状坯料；

步骤4、利用模具将制备好的泥状坯料进行挤压成型获得样品；或者将多孔载体浸渍于泥状坯料后取出获得样品；

步骤5、样品进行干燥、焙烧获得整体式载氧体。

进一步的，步骤1中赤泥和炉渣破碎至粒径小于2毫米后干燥脱除水分；然后研磨使赤泥和炉渣的粒径小于150目。

进一步的，步骤2中将研磨好的赤泥、炉渣和碳酸钾进行混合，获得混合料；混合料中赤泥、炉渣和碳酸钾的质量比为100：（100~150）：（5~10）。