[發明專利]一種進行熱解產氣成分調控用的鈣基催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 201210100546.5
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103357411A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 舒新前;賈懿曼;張順利;徐精求
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;F23G5/027;C10B53/00
• 代理公司: 暫無信息
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1、所屬技術領域

本發明涉及廢棄物和煤的高效利用，用于提高廢棄物和煤熱解產氣中可燃氣體產率，進行產氣成分調控，同時部分實現產氣中二氧化碳的轉換和減排。

2、背景技術

能源是現代文明的物質基礎，也是推動經濟和社會發展的重要動力。目前全球范圍內，受經濟發展和人口增長的雙重壓力，世界多國都面臨著能源供應緊張、尤其是油、氣供應緊張的局面。尋找新型能源和替代能源，并且以環境友好的方式高效使用能源，無疑是人類解決能源短缺、維持人口、環境、資源協調發展的重要手段。

另一方面，隨著城市化進程加快以及經濟的高速發展，城市生活垃圾的排放量越來越大。例如，我國2010年生活垃圾產量1.58億噸，城市周邊累計堆存垃圾已達70億t，占地約80多萬畝，我國661個城市中差不多有2/3的城市被垃圾包圍，對環境產生了嚴重的危害。此外，市政污泥、河湖底泥、農林廢棄物的排放量也日趨劇增，進行垃圾等廢棄物的處理和處置，已成為城市環境治理的主要內容。

目前，國內外城市生活垃圾的處理技術主要有衛生填埋、焚燒、堆肥和厭氧發酵等方式，其中填埋是最主要的處理方式之一。美國生活垃圾填埋處理量占總量的54.3％。我國的生活垃圾處理也以填埋為主。總體說來，填埋技術比較成熟、操作簡單、處理量較大、投資和運行費用也較低。但是，填埋對垃圾的減容效果相對較差，而且填埋需要占用大量土地，填埋產生的垃圾滲濾液及惡臭氣體對地下水環境和周邊環境污染也比較嚴重。

垃圾焚燒具有減容、減量較大，可以回收熱能等優點，符合垃圾處理的減量化、無害化和資源化原則。垃圾經過焚燒后，質量可以減少80％、體積縮小90％以上，目前前已逐漸成為工業國家生活垃圾處理的主要方法之。例如瑞士、德國、日本等國，焚燒處理已分別達到垃圾處理率的80％、30％和72.5％。但是，焚燒受垃圾原料影響較大，常常需要摻燒其他一些高熱值燃料。而且，焚燒尾氣中常常含有許多有害成分，對環境的影響較大。

堆肥是在適宜條件下，利用垃圾或土壤中的微生物，使垃圾中的有機物發生生物化學反應而降解(消化)，形成一種類似腐殖質的過程。近年來，我國垃圾堆肥的發展較快，許多城市已建立垃圾堆肥處理裝置。此外，對生活垃圾進行厭氧發酵，也可以產氫與甲烷。

隨著垃圾產生量越來越大，傳統的垃圾處理方式已經越來越難以適應需求。開發垃圾高效處理利用新技術，緩解日趨嚴峻的環境和資源壓力，已經成為垃圾處理處置面臨的重要課題。事實上，垃圾并不僅僅是廢棄物，它還是一種可以利用的可再生資源，對工業國家生活垃圾的組成分析表明，其中食品垃圾類約占20～24％，紙張類約30～35％，細碎物約18～23％，金屬類約5～7％，玻璃類約5～9％，塑料類約4～7％，其它約6～9％，水分約為20～30％，熱值大約6000～9000kJ·kg^-1。我國生活垃圾的一般組成為：食品垃圾類約50～55％，紙張類約3～8％，金屬類約0.5～1.5％，草木類約8～12％，塑料類約7～12％，織物約2～4％，玻璃類約1.5～5％，渣石約15～20％，其它約1～3％，水分超過40％，熱值大約為4000～7500kJ.kg-1。可見，生活垃圾中大約三分之二為有機可燃物，是一個難得的可再生能源，有效加以利用將可以緩解城市的能源供應緊張狀況。

有鑒于此，提出了基于催化熱解技術將生活垃圾制富氫氣體、熱解油和熱解焦，進而進行有效能源化利用。本發明主要涉及催化熱解用的一種催化劑及其制備技術。

生活垃圾熱解用的催化劑主要有堿金屬、堿土金屬、過渡金屬氧化物、分子篩及復合類催化劑，其中鈣基和鎳基氧化物催化劑用得較多。研究發現，CaO和NiO催化劑可以提高H₂產率。此外，也有人使用負載型催化劑，進行生活垃圾的催化熱解。

但是，限于生活垃圾本身的特點，如果采用像處理普通燃料那樣的催化劑進行這些廢棄資源的催化熱解，無疑將增加處理成本。也就是說，進行生活垃圾的催化熱解，完全可以使用一些礦石、甚至尾礦經過加工制成的催化劑。而且，為了提高生活垃圾熱解過程的效益，必須提高熱解油和氣體的產率、特別是提高氣體產物H₂、CO等可燃氣體的產率，使熱解產物得到更廣泛的應用。為此，本發明介紹了一種提高生活垃圾等廢棄物和尾煤催化熱解產氣中H₂、CO等可燃氣體產率，進行產氣成分調控用的催化劑及其制備方法。

3、發明內容