[發(fā)明專利]用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410003977.9
• 申請(qǐng)日: 2014-01-03
• 公開（公告）號(hào): CN103691429A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常建民;王文亮;任學(xué)勇;李露霏;司慧;虞宇翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/42
• 分類號(hào): B01J23/42;B01J23/44;B01J23/46;B01J23/755;C10G1/00;C10B53/02
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑，其特征在于該催化劑由載體和活性組分兩部分組成，活性組分通過浸漬法負(fù)載到載體上，載體與活性組分的重量比為1:（0.01～0.03），所述的載體為快速熱解炭，所述的活性組分為過渡金屬，過渡金屬為Pd、Pt、Ru、Ni或Rh中的任何一種。

2.一種制備如權(quán)利要求1所述的用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟:

（1）使生物質(zhì)顆粒在氮?dú)鈿夥障拢?50～600℃，反應(yīng)0.5～1.5秒，生成快速熱解炭和熱解蒸氣的混合物，使快速熱解炭和熱解蒸氣的混合物進(jìn)行氣固分離，得到快速熱解炭和熱解蒸氣，使熱解蒸氣在0～10℃冷凝，得到生物油和還原性不凝結(jié)氣體；

（2）采用索氏提取方法，用有機(jī)溶劑對(duì)上述快速熱解炭提取5～8小時(shí)，以除去快速熱解炭中殘留的生物油，所述的有機(jī)溶劑為甲苯、二氯甲烷、無(wú)水乙醚或石油醚中的任何一種；

（3）將經(jīng)過步驟（2）處理后的快速熱解炭在摩爾濃度為1～6mol/L的堿性溶液中浸泡0.5～2小時(shí)，快速熱解炭與堿性溶液的重量比為1:（0.25～1），然后用去離子水洗至pH=7，在90～120℃溫度下烘干3小時(shí)，其中的堿性溶液為KOH或NaOH；

（4）將經(jīng)過步驟（3）處理后的快速熱解炭與摩爾濃度為2.5～6.0mol/L的H₃PO₄溶液混合，混合的快速熱解炭與H₃PO₄溶液的重量比為1:（0.5～3.5），在上述還原性不凝結(jié)氣體氣氛中，700～1000℃下，反應(yīng)3～8小時(shí)，自然冷卻，再用去離子水洗至pH=7，得到活化快速熱解炭；

（5）將步驟（4）得到的活化快速熱解炭，與摩爾濃度為0.5～2mol/L的HNO₃溶液在45～90℃溫度下反應(yīng)6～9小時(shí)，進(jìn)行氧化，其中活化快速熱解炭與HNO₃溶液的重量比為1:（2～5），用去離子水洗至pH=7，然后在105℃干燥2～4小時(shí)；

（6）將經(jīng)過步驟（5）處理后的活化快速熱解炭與去離子水以質(zhì)量比1:（10～20）、在40～60℃、超聲頻率40kHz條件下超聲分散30分鐘，配置成熱解炭漿液，在熱解炭漿液中緩慢滴加質(zhì)量濃度為0.05～0.10g/mL的金屬氯化鹽溶液，滴加的金屬氯化鹽比例為:熱解炭漿液:金屬氯化鹽溶液＝1:（0.035～0.08），在40～60℃攪拌4小時(shí)，80～90℃攪拌4～8小時(shí)，過濾并用去離子水洗至pH=7，得到催化劑前驅(qū)物，其中的金屬氯化鹽為PdCl₂、PtCl₄、RuCl₃、NiCl₂或RhCl₃中的任何一種；

（7）將步驟（6）得到的催化劑前驅(qū)物加入去離子水中，加熱到40～50℃制成漿液，再加入還原劑，反應(yīng)1～3小時(shí)，過濾，去離子水洗至pH=7，90～105℃干燥4小時(shí)，得到用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑，其中的還原劑為甲醛、水合肼、脂肪腈或硼氫化鈉中的任何一種。

3.一種如權(quán)利要求1所述的用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑的應(yīng)用，其特征在于該催化劑用于生物質(zhì)快速熱裂解液化制備生物油，其過程為：使生物質(zhì)顆粒在氮?dú)鈿夥障拢?50～600℃，反應(yīng)0.5～1.5秒，生成快速熱解炭和熱解蒸氣的混合物，使快速熱解炭和熱解蒸氣的混合物進(jìn)行氣固分離，得到快速熱解炭和熱解蒸氣，使熱解蒸氣自上而下通過用于生物質(zhì)快速熱裂解液化的催化劑床層，催化條件為：催化劑床層高度為8～20cm，反應(yīng)溫度300～350℃，反應(yīng)時(shí)間3～10秒，反應(yīng)壓力0.8～1.5Mpa，反應(yīng)后生成催化熱解蒸氣，催化熱解蒸氣在0～10℃冷凝后生成精制生物油和還原性不凝結(jié)氣體。