[發(fā)明專利]用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710050292.3
• 申請(qǐng)日: 2017-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN106732754A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖睿;張會(huì)巖;邵珊珊;胡昌淞;羅蒙蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J29/40
• 分類號(hào): B01J29/40;C10G1/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 張婷婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料和化工產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法。

背景技術(shù)

在目前社會(huì)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油等化石能源占據(jù)重要位置。化石能源是古生物化石沉積而成的一次性能源，過度使用不僅會(huì)造成世界能源短缺，排放的有毒氣體及CO₂更帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)，造成我國環(huán)境質(zhì)量下降，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，已嚴(yán)重危及到人們的生活及健康。因此，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，發(fā)展可再生能源對(duì)我國經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。而生物質(zhì)作為唯一可轉(zhuǎn)化為液體燃料的含碳清潔無污染可再生能源，近年來備受關(guān)注。

生物質(zhì)催化熱解技術(shù)是生物質(zhì)在催化劑作用下制備液體燃料生物油和高品質(zhì)化學(xué)品的高效熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法。通過生物質(zhì)催化熱解制備的生物油可有效地提高生物油的熱值、降低生物油含氧量，同時(shí)可制備高品質(zhì)化學(xué)品如烯烴、芳香烴等。但在生物質(zhì)催化熱解中，催化劑外表面易于凝聚縮合為大分子多碳物質(zhì)，繼而堵塞催化劑孔徑，降低催化劑比表面積，阻礙熱解產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入孔道內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)，使其活性降低直至失活。熱解過程中催化劑易結(jié)焦失活造成產(chǎn)物產(chǎn)率及選擇性低下，所以開發(fā)新型催化劑對(duì)發(fā)展生物質(zhì)催化熱解技術(shù)至關(guān)重要。

催化劑外表面結(jié)焦主要是由于外表面酸位點(diǎn)的作用，而酸位點(diǎn)的存在則主要來自于催化劑骨架中的鋁元素，酸位點(diǎn)的強(qiáng)度和密度主要取決于催化劑的硅鋁比，因此通過一定的技術(shù)手段提高催化劑外表面的硅鋁比，可以有效降低催化劑外表面的酸位點(diǎn)，使其在生物質(zhì)催化熱解中的積碳量降低，同時(shí)提升目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率。酸脫鋁法可以除去催化劑骨架中的鋁元素，改變催化劑的骨架結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)催化劑表面酸位點(diǎn)，提高催化劑的硅鋁比，最終達(dá)到提高烴類產(chǎn)物產(chǎn)率的目的。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法，其方法能改變HZSM-5分子篩催化劑的骨架結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)催化劑表面酸位點(diǎn)，其制備的催化劑能有效提高生物質(zhì)熱解烴類產(chǎn)物產(chǎn)率。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法，包括以下步驟：

(1)將HZSM-5分子篩置于酸溶液中攪拌脫鋁；

(2)將步驟(1)的固體產(chǎn)物洗滌至中性，干燥后于空氣煅燒，制得酸脫鋁催化劑。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述HZSM-5分子篩的硅鋁摩爾比為25～100。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述酸溶液由無機(jī)酸或有機(jī)酸以去離子水作為溶劑制成，其中，所述無機(jī)酸包括鹽酸、硫酸、磷酸，所述有機(jī)酸包括草酸、磺基水楊酸、酒石酸。優(yōu)選地，采用磷酸作為脫鋁劑。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述酸溶液濃度為0.1～8.0M，優(yōu)選范圍在0.5～4.0M，更優(yōu)選范圍在為1～2.0M。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述HZSM-5分子篩與酸溶液的質(zhì)量比為1:5～1:30。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述攪拌時(shí)，溶液溫度為20～120℃，攪拌速率為1000-3000r/min，時(shí)間為0.5～12h。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述攪拌階段通過在反應(yīng)容器出口連接蒸汽冷凝回流裝置，將蒸發(fā)的溶液冷凝并回流至反應(yīng)容器，以控制溶液濃度不受蒸發(fā)影響。

進(jìn)一步的，步驟(2)所述用于洗滌的液體為去離子水。

進(jìn)一步的，步驟(2)所述干燥溫度為100-120℃，時(shí)間為2-24h。

進(jìn)一步的，步驟(2)所述煅燒溫度為450～650℃，升溫速率為3～10℃/min，保溫時(shí)間為4～10h。

有益效果：本發(fā)明提供的用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法，可以改變HZSM-5分子篩催化劑的骨架結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)催化劑外表面酸位點(diǎn)，增大催化劑硅鋁比。與未改性的催化劑相比，在生物質(zhì)呋喃類模化物的熱解作用中得到了良好的催化效果，明顯提高烯烴和芳香烴產(chǎn)率，并對(duì)催化劑積碳結(jié)焦有所抑制。同時(shí)，本發(fā)明提供的酸脫鋁催化劑制備方法簡單易行，條件溫和，處理周期短，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于生物質(zhì)熱解提高烴類產(chǎn)率的酸脫鋁催化劑制備方法的示意圖。

具體實(shí)施方式