水泥生料共热耦合原位加氢制合成气

水泥工业是世界第三大能源消耗行业和第二大CO2排放行业,占全球CO2排放的7%。水泥生料(CaCO3、Fe2O3、Al2O3和SiO2的混合物)通过高温(>900℃)煅烧得到水泥熟料,此过程能耗高且释放大量CO2。基于双碳背景,通过球磨法制备水泥生料,采用碳酸盐共热耦合原位加氢还原的创新策略,实现在700℃下水泥生料原位加氢生成CO,其选择性可达94.8%,CO生成速率达0.76mmol/min,显著降低了碳酸盐的热解温度并抑制了CO2排放,同时获得了均匀多孔的CaO颗粒。采用X射线粉末衍射(XRD)、比表面及孔径分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)及原位漫反射傅里叶变换红外光谱(InsituDRIFTS)等表征手段,重点探究了反应温度和水泥不同组分(Fe、Si和Al)等因素对碳酸盐加氢性能的影响。结果表明,Fe元素有助于提升CO产物选择性且生成少量甲烷,Si和Al元素的加入降低了碳酸盐加氢反应速率。InsituDRIFTS表明水泥生料加氢生成CO可能遵循甲酸盐中间物种机制。本研究通过水泥生料共热耦合原位加氢制备合成气,实现水泥工业源头降耗与减排增效,为低碳水泥熟料的制备技术提供了新策略与理论依据。

张卫涛(1999—),男,河北秦皇岛人,硕士研究生。E-mail:1541473168@qq.com

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张卫涛,于少康,徐明,等.水泥生料共热耦合原位加氢制合成气[J].洁净煤技术,2024,30(4):90-101.

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