[發明專利]生物質熱解氣化多功能鐵基催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310363501.1
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103394356A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 孫來芝;張曉東;陳雷;司洪宇;孟光范;伊曉路
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C10K1/32
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 曲志波

技術領域

????本發明涉及一種催化劑及其制備方法，尤其涉及一種生物質熱解氣化多功能鐵基催化劑及其制備方法。

背景技術

????隨著化石能源的逐漸減少和日趨嚴重的環境問題，尋求和開發新的能源已經引起全世界的高度關注。生物質資源是唯一可再生的碳資源，因其資源豐富、可再生和碳零排放等特點引起人們的重視。生物質熱解氣化技術是生物質能清潔高效利用的途徑之一，該過程可以獲得以H₂、CO為主的合成氣，進而可以通過合成氣轉化得到液體燃料和化學品。

在生物質熱解氣化過程中，主要產生以H₂、CO、CO₂、CH₄為主的氣體，同時不可避免的產生焦油。其中，生物質氣化得到的氣體中CO₂的含量較高，為降低CO₂對于后續合成氣轉化過程效率和能耗的影響，需對CO₂進行原位吸收脫除。利用CaO等材料可以實現反應體系中CO₂的原位分離，其可行性已經在相關研究和技術開發中被證實。焦油的存在帶來產氣和能量損失，同時腐蝕設備、堵塞管道、污染環境，直接影響生物質熱解氣化技術的應用和發展。常用的水洗脫焦油技術需要消耗大量的水，并且極易造成嚴重的二次污染。焦油催化裂解法可以將焦油轉化為可燃氣體，既提高系統能量利用率，又徹底減少二次污染，是目前最有效的生物質熱解氣化焦油脫除方法。所用到的催化劑主要為天然礦石類催化劑、堿金屬類催化劑和過渡金屬（Fe、Ni等）類催化劑。其中Ni基催化劑價格昂貴，且在反應中容易因燒結和積碳熱失活，而Fe基催化劑由于原料廉價、催化活性好受到研究者越來越多的關注。此外，生物質熱解氣化得到的氣體中H₂/CO比一般低于1，而進行液體燃料合成過程，一般要求H₂/CO比達到2~3或者更高的氫含量，需通過研發催化劑調控化學反應獲得適宜的H₂/CO比的合成氣。

專利“一種生物質氣化爐催化劑及生產方法”(CN1686606A)?公開了一種生物質氣化爐催化劑及其生產方法，所述催化劑由凹凸棒石粘土、高鋁礬土、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈣和無煙煤組成，經配料、攪拌、磨粉、造粒、烘干、篩分檢測和包裝為成品，其中焦油裂解率在75%以上。該方法采用簡單的機械混合制備催化劑，各組分之間的相互作用較弱，容易造成活性金屬的燒結，引起催化劑失活，降低焦油裂解率。專利“生物質氣化焦油裂解復合催化劑及其制備方法”(CN101396660A)公開了一種生物質氣化焦油裂解復合催化劑及其制備方法。所述催化劑主要由NiO、Fe₂O₃和白云石組成，在700^oC下焦油裂解率80~89%。該方法主要制備Ni基催化劑，其價格昂貴，且在反應中容易因燒結和積碳失活，焦油裂解率較低。

在上述專利中，主要提及焦油裂解催化劑的制備，并未提及催化劑對CO₂的吸收和H₂/CO比例的調節問題，而且焦油裂解催化劑普遍存在活性金屬容易因燒結和積碳而失活，焦油裂解率較低的情況。

發明內容

????本發明的目的是提供一種新型、價格低廉、具有CO₂吸收、焦油裂解與H₂/CO比調節多功能的催化劑及其制備方法，可以應用于生物質熱解氣化過程中CO₂吸收、焦油裂解與H₂/CO比調節。

????本發明所述的催化劑是基于CaO對CO₂的強吸收能力，以及Fe基催化劑對焦油裂解和H₂/CO比的調節具有較佳反應活性的基礎上，制備出具有CO₂吸收、焦油裂解與H₂/CO比調節多功能的催化劑。

本發明是通過下列方法實現的：一種生物質熱解氣化多功能鐵基催化劑，其特征是它的組分含量以重量份計：氧化鐵：5~15份，氧化鈰：8~13份，氧化鋯：7~12份，氧化鈣：60~80份。

本方案的具體特點：生物質熱解氣化多功能鐵基催化劑的組分含量以重量份計：氧化鐵：15份，氧化鈰：10份，氧化鋯：10份，氧化鈣：65份。