一種應(yīng)用k基熱解催化劑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法。所述方法選取武運(yùn)粳7號(hào)稻殼作為實(shí)驗(yàn)原料，利用非等溫法分別對(duì)純稻殼和摻入適量碳酸鉀的稻殼進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，摻入碳酸鉀粉末能夠降低稻殼熱解反映的活化能，使反映更加容易進(jìn)行，同時(shí)在相同的熱解程度下，使反映溫度降低，從而降低設(shè)備的要求。
【專利說(shuō)明】-種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，屬于能源【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 稻殼是重要的農(nóng)業(yè)廢棄物之一，僅中國(guó)每年就有約4000萬(wàn)噸的產(chǎn)量。作為一種可 再生的生物質(zhì)資源，稻殼通常用作燃料直接燃燒W提供熱量，但利用品位相對(duì)較低。熱解是 目前生物質(zhì)研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一，通過(guò)熱解，可W將稻殼轉(zhuǎn)化為高品位的可燃?xì)夂鸵状鎯?chǔ)、 運(yùn)輸且能量密度高的焦油，W及工業(yè)上需求量很大的活性炭和具有高附加值的無(wú)定形二氧 化娃。
[0003] 熱解是指在沒(méi)有含氧氣體介質(zhì)參與的情況下，單純利用熱使生物質(zhì)中的有機(jī)物發(fā) 生分解從而脫除揮發(fā)性物質(zhì)，并形成固態(tài)半焦或焦炭的過(guò)程。熱解產(chǎn)物包括氣體、液體和固 體H種，其中氣體可直接用作燃料；液體可通過(guò)進(jìn)一步分離和提取制成燃料油和化工原料； 固體可用作化工生產(chǎn)所需的活性炭等。
[0004] 反應(yīng)溫度、升溫速率和氣體停留時(shí)間等外部條件W及生物質(zhì)化學(xué)組分、粒徑大小 和導(dǎo)熱性能等內(nèi)部條件都會(huì)對(duì)生物質(zhì)熱解特性W及各相產(chǎn)物的最終產(chǎn)率、組分和比重產(chǎn)生 影響，我國(guó)目前已基本掌握稻殼熱解的基本特性，但對(duì)于如何提高熱解程度的研究還相對(duì) 較少，因此制備具有催化熱解作用的催化劑是熱解研究的重點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法。選取武運(yùn)梗7號(hào)稻殼 作為實(shí)驗(yàn)原料，通過(guò)添加碳酸鐘粉末作為催化劑，計(jì)算其催化前后失重率值T)、失重速率 (DTG) W及活化能變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，稻殼在碳酸鐘的催化作用下能夠熱解的更加徹底， 活化能減小了 24. 14%左右，更加有利于稻殼的充分利用。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0007] -種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，所述催化劑為碳酸鐘粉末，粒徑為> 100目。實(shí) 驗(yàn)材料為武運(yùn)梗7號(hào)稻殼，利用粉碎機(jī)將其粉碎成粒徑《Irnm,在105C下干燥2化。實(shí)驗(yàn)在 恒久差熱天平下進(jìn)行。
[0008] 本發(fā)明中過(guò)加入碳酸鐘粉末用于稻殼的催化熱解，具體步驟如下：
[0009] 1)將稻殼粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同時(shí)篩選出碳酸鐘粉末；
[0010] 2)將稻殼和碳酸鐘粉末混合，并攬拌；
[0011] 3)分別對(duì)催化前后的稻殼進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[001引步驟1)中，稻殼粉碎粒徑為《Irnm,干燥溫度為95-105。干燥時(shí)間為16-2化；碳 酸鐘粉末粒徑> 100目。
[0013] 步驟2)中，碳酸鐘粉末的質(zhì)量占稻殼質(zhì)量的10% -20%。
[0014] 步驟如中，實(shí)驗(yàn)研究方法為非等溫法，即分別W 5°C /min、10°C /min、15°C /min、 2(TC /min加熱樣品到700-100(TC ;計(jì)算催化前后失重率、失重速率W及活化能變化。
[0015] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析方法為Coats-Re壯ern法。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：
[0017] (1)碳酸鐘作為催化劑較為廉價(jià)，從而催化成本較低。
[0018] (2)碳酸鐘容易獲得，無(wú)需加工處理，簡(jiǎn)化催化步驟。
[0019] (3)與常規(guī)的堿金屬催化相比，碳酸鐘較為穩(wěn)定，適合多次循環(huán)利用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1稻殼熱解TG曲線。
[0021] 圖2稻殼催化熱解TG曲線。
[002引 圖3稻殼的ln[G(a )/t2]-1/RT線性關(guān)系圖。
[0023] 圖4稻殼催化的ln[G(a )/T2]-1/RT線性關(guān)系圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024] -種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，通過(guò)加入碳酸鐘粉末用于稻殼的催化熱解，具 體步驟如下：
[0025] 1)將稻殼粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同時(shí)篩選出碳酸鐘粉末；
[0026] 2)將稻殼和碳酸鐘粉末混合，并攬拌；
[0027] 3)分別對(duì)催化前后的稻殼進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
[0028] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0029] 實(shí)施例1
[0030] 制取粒徑《Imm的稻殼，在105C下進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為2化，稱取5. Omg稻殼和 Img碳酸鐘粉末，充分混合后加入差熱天平中，利用非等溫法分別W 5C /min、1(TC /min、 15°C /min、2(TC /min加熱樣品到lOOCrC，得到失重曲線，并分別求出失重曲線曲線，如圖I 和圖2。
[0031] 通過(guò)兩圖比較可知，當(dāng)溫度達(dá)到39(TC時(shí)，純稻殼的失重約在60 % -65 %左右，而 加碳酸鐘催化的稻殼的失重約在53% -58%左右，實(shí)驗(yàn)說(shuō)明加碳酸鐘能夠使稻殼熱解更加 徹底。
[0032] 利用Coats-Re壯ern法計(jì)算催化前后的活化能，其積分形式為 = to @ f ，作出In [G ( a )/T2-1/RT]關(guān)系曲線，如圖3和圖4,其斜率即為活化 能E。
[0033] 根據(jù)計(jì)算得出，稻殼熱解的活化能85. 485KJ/mol，加碳酸鐘催化的稻殼熱解的活 化能為64. 848KJ/mol。實(shí)驗(yàn)得出通過(guò)加入碳酸鐘的催化，使得稻殼熱解的活化能降低了 24. 14%左右，使反應(yīng)更加容易發(fā)生，有利于工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。
[0034] 實(shí)施例2
[003引制取粒徑《Imm的稻殼，在95C下進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為16h，稱取5. Omg稻殼和 2mg碳酸鐘粉末，充分混合后加入差熱天平中，利用非等溫法分別W 5C /minUCrC /min、 15°C /min、2(TC /min加熱樣品到800°C，得到失重曲線，并分別求出失重曲線曲線。
[003引 實(shí)施例3
[0037] 制取粒徑《Imm的稻殼，在lOCrC下進(jìn)行干燥，干燥時(shí)間為20h，稱取5. Omg稻殼和 1. 5mg碳酸鐘粉末，充分混合后加入差熱天平中，利用非等溫法分別W 5C /min、IOC /min、 15°C/min、2(rC /min加熱樣品到90(TC，得到失重曲線，并分別求出失重曲線曲線。
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，其特征在于，通過(guò)加入碳酸鉀粉末用于稻殼的催 化熱解，具體步驟如下： 1) 將稻殼粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同時(shí)篩選出碳酸鉀粉末； 2) 將稻殼和碳酸鉀粉末混合，并攪拌； 3) 分別對(duì)催化前后的稻殼進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用Κ基熱解催化劑的方法，其特征在于，步驟1)中，稻殼粉 碎粒徑為< 1mm，干燥溫度為95-105°C，干燥時(shí)間為16-24h ;碳酸鉀粉末粒徑彡100目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，其特征在于，步驟2)中，碳酸鉀 粉末的質(zhì)量占稻殼質(zhì)量的10% -20%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，其特征在于，步驟3)中，實(shí) 驗(yàn)研究方法為非等溫法，即分別以5°C /min、10°C /min、15°C /min、20°C /min加熱樣品到 700-100(TC ;計(jì)算催化前后失重率、失重速率以及活化能變化。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用K基熱解催化劑的方法，其特征在于，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析方法 為 Coats-Redfern 法。
【文檔編號(hào)】B01J27/236GK104258889SQ201410476856
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】王文舉, 張鵬 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)