一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体及其制备方法和应用，所述载氧体化学式为A

【技术实现步骤摘要】
一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢的
，可为低品质兰炭尾气和密闭电石炉气低碳高质量发展提供新途径，亦可为焦炉煤气、油田伴生气、煤层气等的资源化利用提供新途径，具体涉及一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]中国的资源结构具有多煤、少油、缺气的特点，丰富的煤炭储量成为整个资源利用的主要方面。从目前中国和世界能源分布状况来看，中国是以煤炭为主的能源大国，煤炭作为重要的能源和化工原料，占一次能源消费的70％以上，这一格局在中国未来能源和煤化工领域中将不会有大的改变。兰炭又称半焦，采用中低温干馏工艺生产得到的一种具有固定碳含量高的固体物质，伴随兰炭生产的过程中同时副产煤焦油和兰炭尾气。兰炭尾气主要组成为H2、CH4、CO和大量N2等，因氮气含量高，杂质多，一直以来很难加工利用，多数兰炭尾气仅用于燃烧发电等，而兰炭尾气资源化利用(如制甲醇、制天然气和合成氨等)大多基于组成的多级分离纯化，能耗非常高。
[0003]兰炭尾气化学链制氢是一种高效、低成本、高纯度的制氢技术，该技术借助载氧体的循环将提氢后的兰炭尾气进行化学链制氢，不仅能够充分利用尾气中含量高(约21
‑
28％)且难于提纯的CH4和CO气体将其继续燃烧发电，还能获得被还原的载氧体。由于氢气的产生与兰炭尾气不在一个反应器，能够避免兰炭尾气多级分离纯化造成的高能耗，不需要进行额外的分离过程即可获得不受碳污染的廉价氢源，所获氢气不仅可有效解决兰炭尾气的资源化利用，还可为兰炭中低温干馏的另一副产物煤焦油的深加工提供氢源，或作为化工原料或清洁能源使用，实现低品质兰炭尾气的低碳高质量利用。此技术同样适用于密闭电石炉气(富含CO，还含有CH4和H2)化学链制氢。
[0004]载氧体是低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢技术的关键，不仅要求其保持高活性还要有高的循环稳定性。所以开发高循环稳定性、高氧化还原活性、价格低廉且环境友好的载氧体是低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢技术的关键。Fe基载氧体因其具有较高的氧容量，而且还具有低成本、环境友好等优点而备受关注，但是Fe2O3在反应过程中颗粒逐渐烧结，稳定性较差。目前，载氧体存在高载氧量、高循环稳定性难以兼顾的问题。

技术实现思路

[0005]为克服现有技术中的问题，本专利技术的目的是提供一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体及其制备方法和应用，该载氧体反应活性高，在多次氧化还原过程中具有高的载氧量、氢产量、氢纯度和循环稳定性。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体，化学式为A
x
B1‑
x
Fe
12
‑
y
Cu
y
O
19
，0＜x＜1，0＜y＜1，A为La或Y，B为Sr或Ba。
[0008]进一步的，0.2≤x≤0.6，0.05≤y≤0.8。
[0009]进一步的，x＝0.2、0.4或0.6，y＝0.05、0.1、0.2、0.4、0.6或0.8。
[0010]一种如上所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，包括以下步骤：向去离子水中，加入La、Sr、Cu与Fe的前驱体，或加入Y、Ba、Cu与Fe的前驱体，混合均匀，得到前驱体溶液，将柠檬酸加入到前驱体溶液中搅拌至溶解，调节pH为7
‑
8后在加热条件下搅拌至粘稠状，干燥、研磨、煅烧，得到低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体；其中，柠檬酸的物质的量为La、Sr、Cu与Fe的总的物质的量的1.5
‑
2.5倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L；柠檬酸的物质的量为Y、Ba、Cu与Fe的总的物质的量的1.5
‑
2.5倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L。
[0011]一种如上所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，包括以下步骤：
[0012]向去离子水中，加入La、Sr、Cu与Fe的前驱体，或加入Y、Ba、Cu与Fe的前驱体，混合均匀，得到前驱体溶液，将饱和甘氨酸溶液和聚乙二醇加入到前驱体溶液中搅拌至溶解，干燥、研磨、煅烧，得到低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体；其中，饱和甘氨酸的物质的量为La、Sr、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，聚乙二醇的物质的量为饱和甘氨酸的物质的量的0.8
‑
1.2倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L；饱和甘氨酸的物质的量为Y、Ba、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，聚乙二醇的物质的量为饱和甘氨酸的物质的量的0.8
‑
1.2倍，前驱体溶液中Y、Ba、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L。
[0013]一种如上所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，包括以下步骤：
[0014]向去离子水中加入Cu的前驱体搅拌溶解，然后将La
x
Sr1‑
x
Fe
12
O
19
粉末或Y
x
Ba1‑
x
Fe
12
O
19
粉末加入到Cu的前驱体溶液中搅拌均匀，随后加入饱和碳酸铵溶液混合均匀，过滤、干燥、得到粉末，将粉末进行煅烧，得到低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体；其中，饱和碳酸铵的物质的量为La、Sr、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L；饱和碳酸铵的物质的量为Y、Ba、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，前驱体溶液中Y、Ba、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L。
[0015]一种如上所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，包括以下步骤：
[0016]向去离子水中加入La、Sr、Fe与Cu的前驱体或Y、Ba、Cu与Fe的前驱体，混合均匀，得到前驱体溶液；
[0017]将前驱体溶液加入到饱和碳酸铵溶液中，混合均匀，调节pH到8
‑
10，在60
‑
70℃下，拌5
‑
6h，然后老化静置1
‑
2h，过滤、干燥后，先在400
‑
500℃下焙烧4...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体，其特征在于，所述载氧体化学式为A
x
B1‑
x
Fe
12
‑
y
Cu
y
O
19
，0＜x＜1，0＜y＜1，A为La或Y，B为Sr或Ba。2.根据权利要求1所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体，其特征在于，0.2≤x≤0.6，0.05≤y≤0.8。3.根据权利要求1所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体，其特征在于，x＝0.2、0.4或0.6，y＝0.05、0.1、0.2、0.4、0.6或0.8。4.一种如权利要求1
‑
3中任一项所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向去离子水中，加入La、Sr、Cu与Fe的前驱体，或加入Y、Ba、Cu与Fe的前驱体，混合均匀，得到前驱体溶液，将柠檬酸加入到前驱体溶液中搅拌至溶解，调节pH为7
‑
8后，在加热条件下搅拌至粘稠状，干燥、研磨、煅烧，得到低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体；其中，柠檬酸的物质的量为La、Sr、Cu与Fe的总的物质的量的1.5
‑
2.5倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L；柠檬酸的物质的量为Y、Ba、Cu与Fe的总的物质的量的1.5
‑
2.5倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L。5.一种如权利要求1
‑
3中任一项所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向去离子水中，加入La、Sr、Cu与Fe的前驱体，或加入Y、Ba、Cu与Fe的前驱体，混合均匀，得到前驱体溶液，将饱和甘氨酸溶液和聚乙二醇加入到前驱体溶液中搅拌至溶解，干燥、研磨、煅烧，得到低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体；其中，饱和甘氨酸的物质的量为La、Sr、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，聚乙二醇的物质的量为饱和甘氨酸的物质的量的0.8
‑
1.2倍，前驱体溶液中La、Sr、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
‑
1.3mol/L；饱和甘氨酸的物质的量为Y、Ba、Cu与Fe的总的物质的量的1.3
‑
1.5倍，聚乙二醇的物质的量为饱和甘氨酸的物质的量的0.8
‑
1.2倍，前驱体溶液中Y、Ba、Cu与Fe的前驱体的浓度均为0.8
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1.3mol/L。6.一种如权利要求1
‑
3中任一项所述的低品质兰炭尾气和密闭电石炉气化学链制氢载氧体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向去离子水中加入Cu的前驱体搅拌溶解，然后将La
x...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱燕燕，赵培杰，陈浩男，陈李华，杨倩，杨冠杰，苏伟，宋哲，马晓迅，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：