[發明專利]利用磁性鈦基催化劑催化熱解生物質制備液體燃料的方法

無效

• 申請號: 201210144320.5
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102660311A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 陸強;董長青;楊勇平;胡笑穎
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;B01J23/745;B01J23/89
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于生物質能的利用領域，具體涉及一種利用磁性鈦基催化劑催化熱解生物質制備液體燃料的方法。

背景技術

生物質快速熱解液化獲得的生物油是一種新型的液體產物，可望部分替代化石燃油應用于各種熱力設備。然而，生物質常規快速熱解獲得的初級生物油的燃料品位較差，主要表現為：水分含量高、氧含量高、熱值低、具有酸性和腐蝕性、熱安定性和化學安定性差、不能和化石燃油互溶等。因此，需要對生物油進行精制以提高其燃料品位。不同學者提出了多種物理和化學方法對生物油進行精制，催化裂解是一種非常有效的方法，它是通過在催化劑的作用下，發生裂解、脫氧、重整等反應，從而將生物油中的氧以CO₂、CO和H₂O的形式脫除。

現有的催化裂解研究，大部分是直接針對液體生物油或者在熱解氣冷凝成生物油之前開展的。實際上，在生物質快速熱解過程中就能夠直接引入合適催化劑，通過催化劑的作用改變生物質快速熱解的反應途徑，可以實現生物質的定向熱解而直接獲得高品位的液體燃料。然而，這一精制方法并沒有受到廣泛重視，主要原因在于當機械混合的生物質和催化劑熱解反應完畢之后，催化劑和焦炭產物混合在一起，分離回收困難，導致催化劑不能有效的循環利用；此外，生物質快速熱解過程中會產生較多的易積碳產物，導致催化劑很快積碳失活，從而進一步限制了該精制方法的廣泛使用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種利用磁性鈦基催化劑催化熱解生物質制備高品位液體燃料的方法。

本發明提供的利用磁性鈦基催化劑催化熱解生物質制備高品位液體燃料的方法，以磁性TiO₂-Fe₃O₄或磁性Pd-TiO₂-Fe₃O₄為催化劑，以生物質為原料，將催化劑和生物質按照質量比為（1:3）~（1:50）進行機械混合，在無氧條件下于400~600?°C下進行快速熱解，經氣固分離后，對熱解氣進行冷凝獲得液體燃料。

所述磁性TiO₂-Fe₃O₄的采用下述步驟制備：

（1）磁性基質的制備：

按照質量比（1:2.5）～（10:1）量取FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O，配制成混合溶液并加入到三口燒瓶中，放置于65℃的恒溫水浴中，在攪拌的同時緩慢滴入濃度為0.1mol/L的NaOH溶液直至溶液pH值至12，繼續恒溫攪拌并陳化一定時間；而后將三口燒瓶移出恒溫水浴并冷卻到室溫，利用磁場分離磁性基質和上層清液，之后對磁性基質進行反復洗滌至中性，以懸浮狀態保存備用；

（2）磁性TiO₂-Fe₃O₄的制備：

量取TiCl₄緩慢滴加至用冰水冷卻的蒸餾水中，在攪拌狀態下配制成0.5mol/L的水溶液；量取步驟（1）中制備的磁性基質懸浮液加入上述溶液中，繼續攪拌并慢慢滴加氨水將溶液的pH值至8，利用磁場分離使之沉降，傾去上清液，用去離子水洗至無氯離子，而后對所得物料進行抽濾、干燥、焙燒，即得到TiO₂-Fe₃O₄磁性鈦基催化劑，并使得TiO₂的質量百分含量為50~90%。

所述步驟（1）中的陳化時間為10～120min；步驟（2）中干燥為干燥箱干燥，干燥溫度為60～120℃，干燥時間為2～24h；焙燒溫度為350～600℃，程序升溫速度為0.5～10℃/min，保溫時間為1～4h。

所述磁性Pd-TiO₂-Fe₃O₄的制備方法如下：量取一定量的硝酸鈀溶于去離子水中，將TiO₂-Fe₃O₄粉末加入上述鹽溶液中，在攪拌情況下緩慢滴入氨水，直至pH值達到9，繼續在室溫攪拌12小時后過濾并干燥，最后將干燥物在氫氣和氮氣氛圍下還原，即得到Pd-TiO₂-Fe₃O₄磁性鈦基催化劑，并使得Pd的質量百分含量為0.1~3%。