[發明專利]一種生物質合成氣催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410563859.3
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN105582932B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 王鑫;張慶軍;張彪;劉繼華;張忠清
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;B01J23/83;C10J3/46
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1.一種生物質合成氣催化劑，其特征在于：以催化劑重量百分含量計，包括如下組分：鐵基氧化物8%~45%，生物質半焦33%~90%，焦油1%~33%；鐵基氧化物由50wt%~90wt%氧化鐵（Fe₂O₃）和10wt%~50wt%活性組分組成，活性組分選自氧化鈉、氧化鎳、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈦、氧化鋯、氧化鑭、氧化硒或氧化鈣中的一種或幾種組合。

2.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于：以催化劑重量百分含量計，包括如下組分：鐵基氧化物20%~40%，生物質半焦40%~60%，焦油10%~20%。

3.根據權利要求1或2所述的催化劑，其特征在于：所述的鐵基氧化物采用均勻共沉淀方法制備，具體過程如下：配制鐵鹽和活性金屬鹽混合水溶液，然后在攪拌條件下，將過量的尿素溶液通過滴加方式加入到混合水溶液中進行共沉淀反應，反應結束后，將沉淀分離、洗滌、干燥和焙燒，得到鐵基氧化物。

4.根據權利要求3所述的催化劑，其特征在于：所述的鐵鹽為硝酸鐵、硫酸鐵、氯化鐵、磷酸鐵、草酸銨鐵鹽、木素磺酸鐵鹽、二乙基二硫代氨基甲酸鐵鹽、妥爾油脂肪酸類的鐵鹽以及羧酸鐵鹽中的一種或幾種，混合水溶液中鐵鹽的濃度為0.5~0.8mol/L；所述的活性金屬鹽選自活性金屬硝酸鹽或氯化物，混合水溶液中活性金屬鹽的濃度為0.2~0.6mol/L；所述的尿素水溶液的濃度為2~10mol/L。

5.根據權利要求3所述的催化劑，其特征在于：所述的反應溫度為60-90℃，反應時間為2~8小時。

6.根據權利要求3所述的催化劑，其特征在于：所述的干燥條件為：在60~150℃干燥4~12小時；焙燒條件為在800~1000℃焙燒6~20小時。

7.一種權利要求1或2所述的生物質合成氣催化劑的制備方法，其特征在于包括如下內容：將焦油、鐵基氧化物和生物質半焦混合均勻，然后加入到雙螺桿擠出機中，擠出造粒，得到產物。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于：所述的擠出條件如下：擠出溫度80~120℃，擠出速度為0.05~0.15mm/s，擠出頭長度為6~20mm，擠出直徑為0.5~2mm。

9.一種權利要求1或2所述的催化劑在生物質熱解氣化制合成氣中的應用，其特征在于具體過程如下：（1）將生物質和催化劑送入微波移動床反應器進行熱解氣化，得到熱解產物；（2）熱解產物經過凈化處理得到生物質合成氣和少量液體焦油；（3）反應器中殘留固體在外部磁場作用下分離回收鐵基氧化物，回收的鐵基氧化物經高溫活化再生，循環使用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：步驟（1）所述的生物質為任何含有木質纖維素的生物質，原料最大方向尺寸不超過20mm。

11.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：步驟（1）所述的熱解氣化溫度為600~800℃，反應時間5~10分鐘，微波功率密度4×10⁵~8×10⁵W/m³。

12.根據權利要求9所述的應用，其特征在于：步驟（1）所述的生物質原料與催化劑的質量比為1：0.1~1：0.5。

13.根據權利要求10所述的應用，其特征在于：步驟（2）所述凈化處理包括旋風分離、多級冷凝和過濾過程。

14.根據權利要求10所述的應用，其特征在于：步驟（3）中所述的活化再生條件為：再生溫度400~600℃，時間4~6小時，在含氧氣氛中再生，其中所述的含氧氣氛為空氣、氧氣與氮氣的混合物或氧氣與惰性氣體的混合物中的一種，氧氣在氣相中的體積分數為5%~50%。