專利名稱：一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于催化劑及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催 化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，秸稈產(chǎn)量達(dá)7億噸以上。氣化集中供氣是秸稈高效利用的方法 之一，可避免農(nóng)田秸稈焚燒導(dǎo)致的大氣污染，對提高農(nóng)民生活質(zhì)量和新農(nóng)村建設(shè)具有重要 作用。除了集中供氣外，生物質(zhì)燃?xì)膺€可用作發(fā)電、燃料電池的燃料及費托合成的原料。生 物質(zhì)氣化集中供氣面臨的關(guān)鍵問題是焦油的脫除與利用問題。焦油不僅會腐蝕設(shè)備，而且 會造成管道阻塞；焦油如果直接被排放，不僅能量被浪費，還會造成環(huán)境的污染。如果不能 很好地解決焦油問題，將會限制生物質(zhì)燃?xì)獾膽?yīng)用。實際應(yīng)用較多的焦油脫除方法是物理脫除法，如水洗法和干法過濾。但是水洗法 產(chǎn)生大量焦油廢水，干法過濾使得粘附焦油的濾料難以處理。物理脫除法只是轉(zhuǎn)移了焦油， 未真正脫除焦油，并且浪費了焦油所含有的能量。熱化學(xué)脫除法(如熱裂解法、催化轉(zhuǎn)化 法)能使大分子的焦油轉(zhuǎn)化成小分子的可燃?xì)怏w，增加燃?xì)饬?。但是需要的溫度較高。而 使用催化劑可以降低焦油高溫裂解的反應(yīng)活化能，促進(jìn)焦油部分化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，轉(zhuǎn)化為 小分子。目前使用的催化劑主要包括天然礦石和合成催化劑。但是天然礦石催化活性較低， 焦油的轉(zhuǎn)化率很難超過95% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。堿金屬的碳酸鹽和氧化物也能催化轉(zhuǎn)化焦油， 但容易發(fā)生顆粒團(tuán)聚而喪失催化活性。鎳基催化劑具有良好的焦油催化轉(zhuǎn)化功能，焦油的 轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99%以上，但是容易發(fā)生積炭而導(dǎo)致活性降低。而木炭在特定條件下具有良 好的催化轉(zhuǎn)化性能。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的焦油脫除催化劑對于生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化利用的 發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征 在于，該方法步驟如下首先配制鎳基催化劑溶液，將活性炭用鎳基催化劑溶液浸泡，然 后將浸泡好的活性炭干燥；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度為 550-800°C，并且在焙燒過程中隔絕空氣或通入惰性氣體。所述鎳基催化劑溶液為硝酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳中的至少一種配制的溶液。所述鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 0-10. 0%。所述活性炭是以木炭、竹炭、果殼和優(yōu)質(zhì)煤中的任意一種為原料制備而成。所述活性炭用鎳基催化劑溶液浸泡時，浸泡時間為8- 小時。所述干燥在80_105°C下進(jìn)行。所述干燥時間為16-24小時。
所述焙燒時間為1-6小時。 本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明提供的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑，相比傳統(tǒng)的生物質(zhì)氣化焦油裂解催化劑，具有如下優(yōu)點原料廉價、易得，催化活性高，失活的催化劑 的導(dǎo)電率約在0. 1-0. 4 Ω 之間，可用作電磁屏蔽材料，避免鎳基催化劑失活后造成的二 次污染，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實驗證明，焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%以上。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明實施例1一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以硝酸鎳為原 料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5. 0%，將活性炭 (所述活性炭是以木炭為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡12小時，然后將浸泡好 的活性炭在90°C下干燥18小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度 為600°C，焙燒時間為3小時，并且在焙燒過程中隔絕空氣，隨爐冷卻后得到生物質(zhì)氣化焦 油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0. 2Ω · cm。實施例2一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以氯化鎳為原 料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4. 0%，將活性炭 (所述活性炭是以竹炭為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡10小時，然后將浸泡好 的活性炭在105°C下干燥22小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度 為650°C，焙燒時間為5小時，并且在焙燒過程中通入高純氮氣，隨爐冷卻后得到生物質(zhì)氣 化焦油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0. 25Ω · cm。實施例3一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以硝酸鎳、醋 酸鎳、氯化鎳為原料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 8. 0%，將活性炭(所述活性炭是以果殼為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡20小 時，然后將浸泡好的活性炭在100°C下干燥20小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙 燒，其中，焙燒溫度為750°C，焙燒時間為4小時，并且在焙燒過程中通入高純氮氣，隨爐冷 卻后得到生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0. 15Ω · cm。實施例4一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以硝酸鎳、醋酸 鎳為原料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 0%，將活 性炭(所述活性炭是以優(yōu)質(zhì)煤為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡18小時，然后將 浸泡好的活性炭在80°C下干燥M小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙 燒溫度為800°C，焙燒時間為6小時，并且在焙燒過程中通入高純氮氣，隨爐冷卻后得到生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0.4 Ω ·_。實施例5—種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以醋酸鎳為原 料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6. 0%，將活性炭 (所述活性炭是以木炭為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡22小時，然后將浸泡好 的活性炭在95°C下干燥16小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度 為700°C，焙燒時間為2小時，并且在焙燒過程中通入高純氮氣，隨爐冷卻后得到生物質(zhì)氣 化焦油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0. 18Ω · cm。實施例6一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，步驟如下首先以硝酸鎳、氯化 鎳為原料配制鎳基催化劑溶液，配制的鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9. 0%，將活 性炭(所述活性炭是以竹炭為原料制備而成的)用鎳基催化劑溶液浸泡M小時，然后將浸 泡好的活性炭在85°C下干燥21小時；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒 溫度為770°C，焙燒時間為1小時，并且在焙燒過程中通入高純氮氣，隨爐冷卻后得到生物 質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑。本實施例制得的生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%， 且不易發(fā)生積炭，失活催化劑導(dǎo)電率為0. 12Ω · cm。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在于，該方法步驟如下 首先配制鎳基催化劑溶液，將活性炭用鎳基催化劑溶液浸泡，然后將浸泡好的活性炭干燥； 再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度為550-800°C，并且在焙燒過程中 隔絕空氣或通入惰性氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述鎳基催化劑溶液為硝酸鎳、醋酸鎳、氯化鎳中的至少一種配制的溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特 征在于，所述鎳基催化劑溶液中鎳離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3. 0-10. 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述活性炭是以木炭、竹炭、果殼和優(yōu)質(zhì)煤中的任意一種為原料制備而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述活性炭用鎳基催化劑溶液浸泡時，浸泡時間為8-M小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述干燥在80-105 °C下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述干燥時間為16-24小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法，其特征在 于，所述焙燒時間為1-6小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于催化劑及其制備技術(shù)領(lǐng)域的一種生物質(zhì)氣化焦油裂解復(fù)合催化劑的制備方法。首先配制鎳基催化劑溶液，將活性炭用鎳基催化劑溶液浸泡，然后將浸泡好的活性炭干燥；再將干燥好的活性炭放在高溫爐中焙燒，其中，焙燒溫度為550-800℃，并且在焙燒過程中隔絕空氣或通入惰性氣體。本發(fā)明制備得到的催化劑具有如下優(yōu)點原料廉價、易得，催化活性高，失活的催化劑的導(dǎo)電率約在0.1-0.4Ω·cm之間，可用作電磁屏蔽材料，避免鎳基催化劑失活后造成的二次污染，帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實驗證明，焦油的催化轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99％以上。
文檔編號C10J3/64GK102133528SQ201010102289
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者張俊姣, 楊勇平, 董長青, 陶君 申請人:華北電力大學(xué)