[發(fā)明專利]一種用于生物油催化重整制氫的粉煤灰催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310200390.2
• 申請(qǐng)日: 2013-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN103272604A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王樹榮;駱仲泱;王琦;朱玲君;倪明江;岑可法
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/80
• 分類號(hào): B01J23/80;C01B3/22
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工合成領(lǐng)域，尤其涉及一種用于生物油催化重整制氫的粉煤灰催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

我國是一個(gè)煤炭開采利用大國，煤在我國能源消費(fèi)中所占的比率高達(dá)70%以上，其能源供應(yīng)主要是通過燃煤火力發(fā)電廠。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，近年來我國火力發(fā)電發(fā)展較快，粉煤灰產(chǎn)量快速增加，“十二五”末，粉煤灰年產(chǎn)生量將達(dá)到5.7億噸，綜合利用面臨的形勢(shì)十分嚴(yán)峻。國家發(fā)改委就新修訂發(fā)布《粉煤灰綜合利用管理辦法》表示，鼓勵(lì)對(duì)粉煤灰進(jìn)行高附加值和大摻加量利用。

粉煤灰是一種火山灰質(zhì)材料，是在燃煤過程中在高溫流態(tài)化狀態(tài)下產(chǎn)生，經(jīng)過快速加熱、快速冷卻，形成結(jié)構(gòu)致密的顆粒，常溫下對(duì)水很穩(wěn)定，不能被溶解。化學(xué)成分以SiO₂和Al₂O₃為主，其它成分為Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O、TiO₂、Na₂O、SO₃及未燃盡炭等。目前，粉煤灰主要用于生產(chǎn)建材（水泥、混凝土、砂漿、磚瓦及陶粒等）、筑路（路堤、路基、路面）以及回填（結(jié)構(gòu)回填、建筑回填、填充礦井、海涂）。然而，目前的應(yīng)用使得粉煤灰的附加值作用并不明顯，如果能夠充分利用粉煤灰中富含的Al₂O₃、SiO₂、堿金屬和堿土金屬氧化物，以及粉煤灰的高比表面積和高溫穩(wěn)定性，將其作為催化劑載體，再通過浸漬法，將活性組分負(fù)載到該催化劑載體上，制成高活性的粉煤灰催化劑，將會(huì)極大地提升粉煤灰的應(yīng)用價(jià)值，開拓粉煤灰利用的新局面。

氫能被認(rèn)為是二十一世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉矗粌H是一種非常重要的化工原料，用于合成氨、參與加氫反應(yīng)等，而且也是一種非常清潔的能源載體，如可用于內(nèi)燃機(jī)與燃料電池。生物油催化重整制氫是一種低成本、高效率的氫氣生產(chǎn)技術(shù)，是在催化劑存在下，通過生物油和水蒸汽在高溫下反應(yīng)得到氫氣，并伴隨有水煤氣反應(yīng)和一氧化碳變換反應(yīng)等副反應(yīng)。總的反應(yīng)方程式如下：

其中，原料生物油是采用資源量豐富的生物質(zhì)（秸稈、木屑等）為原料，在無氧、中溫條件下發(fā)生熱裂解反應(yīng)，快速冷凝后收集得到的液體，制備過程簡單高效，成本低廉。生物油催化重整制氫的工藝核心在于催化劑，對(duì)該催化劑有兩方面的要求，一是能夠高效地將反應(yīng)物分解，二是能夠高效地吸附并分解水。金屬Ni和Co可以促使碳碳鍵和碳氧鍵發(fā)生斷裂，可用于催化含氧生物油的分解；堿金屬和堿土金屬元素K、Ca、Mg和Na能夠有效地促進(jìn)催化劑對(duì)水的吸附分解。因此，制備以Ni或Co為活性組分，同時(shí)富含K、Ca、Mg、Na等堿金屬及堿土金屬元素的催化劑，對(duì)于生物油催化重整制氫具有很重要的意義。

此外，由于生物油組成復(fù)雜、氧含量高，在催化重整過程中，催化劑非常容易失活。已有研究表明，生物油在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行催化重整制氫時(shí)，催化劑的單程使用壽命最長僅為9小時(shí)，因此，獲得較長單程使用壽命的催化劑也是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種用于生物油催化重整制氫的粉煤灰催化劑，該催化劑以燃煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的廢棄物—粉煤灰為載體，實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的高附加值利用，且制備的催化劑具有催化活性高、催化壽命長以及成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。

一種用于生物油催化重整制氫的粉煤灰催化劑，包括催化劑活性組分和催化劑載體，所述催化劑載體為粉煤灰；所述催化劑活性組分為Ni或Co，催化劑活性組分的含量為催化劑載體重量的5～30%。

作為優(yōu)選，所述催化劑載體為燃煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的粉煤灰。粉煤灰為燃煤火力發(fā)電廠產(chǎn)生的最主要的廢棄物，為多孔型蜂窩狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過高溫煅燒后，比表面積較大，具有較高的吸附活性，上述的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使其可以作為催化劑的載體使用，不僅成本低廉，且實(shí)現(xiàn)了粉煤灰的高附加值利用。