[發明專利]一種Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202010655717.5
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN111744548A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 鮑周艷
• 申請（專利權）人: 鮑周艷
• 主分類號: B01J29/85
• 分類號: B01J29/85;B01J23/83;B01J37/10;B01J37/32;B01J37/02;B01J37/08;C01B39/54;C01B37/08;C10G11/05
• 代理公司: 杭州研基專利代理事務所(普通合伙) 33389
• 代理人: 謝東

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種Ce?Ni/Ca?SAPO?34催化劑及其制備方法，制備方法的步驟包括：先用異丙醇鋁、磷酸和硅溶膠為原料，硝酸鈣為添加劑制備Ca?SAPO?34分子篩，然后在分子篩上負載鈰和鎳并最終氮氣保護下煅燒得到Ce?Ni/Ca?SAPO?34除焦油催化劑。該催化劑能夠有效快速去除生物質焦油，且催化劑使用壽命長。

技術領域

本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化劑及其制備方法。

背景技術

生物質能源是所有的可再生清潔能源中唯一的碳源，它易于運輸和儲存。生物質熱解氣化技術是利用生物質能源的最有效的方法之一，可以將低品位能源轉化為高品位氣體和液體燃料。但熱解氣化過程中伴隨著產生的焦油，對于儀器、產物乃至人身健康都有極大的危害。它的溫度處于200℃以下時易發生冷凝，同時又容易和粉塵、焦炭等結合形成粘稠狀物質，進而堵塞管道和腐蝕設備；生物質氣化產生的焦油占總能量的5-10％，會降低生物質能的利用效率；焦油和其他化合物聚合，會形成更復雜的有機物，產生巨大的毒性，難以去除；焦油熱解氣中形成的焦油氣溶膠，易被人體呼吸道吸收；焦油具有致癌性，嚴重影響人體的健康。焦油的嚴重危害，是制約生物質能源應用的重要因素之一，因此必須去除產物中的焦油。

現有技術中對于焦油的去除多為熱化學法，具體又分為熱裂解法和催化裂解法。熱裂解法是在1100℃以上的高溫下，焦油化學鍵斷裂，分子質量較大的化合物裂解形成分子質量較小的氣態化合物。但是該方法的設備溫度要求過高，能耗高，成本高，易生焦；在實際應用中難以達到1000-1200℃。而催化裂解法是指焦油在相對較低的溫度下加入合適的催化劑，使焦油轉化成小分子化合物。但是現有技術中的催化劑不能完全去除產物中的焦油，去除率在90％-95％左右；而且達到90％以上去除率所需時間長；由于在分解碳氫化合物中的重組分時表面易產生積碳，進而使催化劑失活，所以催化劑的使用壽命短。

發明內容

為了改善現有技術中存在的生物質焦油不能從產物中完全消除、達到高去除率所需時間長和使用壽命短的問題，本發明提供一種Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化劑及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將一定量的異丙醇鋁加入適量的磷酸水溶液中以35-42℃的溫度水浴攪拌2-3h，然后向溶液中滴入適量的硝酸鈣水溶液，超聲10-20min。隨后向混合溶液中緩慢滴入硅溶膠和四乙基氫氧化銨的混合水溶液，并在85-95℃的水浴溫度下快速回流攪拌3-4h獲得均勻的晶化液，然后讓晶化液在室溫下陳化12-18h。

步驟二：將陳化后的溶液放入反應釜的聚四氟乙烯內襯中以180-210℃的溫度反應24-36h。反應結束后將產物離心洗滌，洗滌時用無水乙醇洗1次后用去離子水洗2次，然后放入真空冷凍干燥器中24h；凍干后的粉末在馬弗爐中通過不同的升溫速率升溫至700℃后煅燒6-8h，冷卻至室溫后獲得Ca-SAPO-34分子篩。

步驟三：將六水合硝酸鈰和無水二氯化鎳以一定的比例溶于去離子水中，超聲攪拌15-20min；然后向混合溶液中加入一定量的Ca-SAPO-34分子篩，并在50-60℃的水浴下連續攪拌4-6h，隨后把溶液放入反應釜中以100-110℃的溫度反應24-36h。然后將產物離心并以去離子水洗滌后在氮氣保護下緩慢升溫至650℃煅燒5-8h，獲得Ce-Ni/Ca-SAPO-34催化劑。

所述步驟一中異丙醇鋁的添加量為0.01-0.02mol，異丙醇鋁和磷酸的物質的量之比為1:1.1-1:1.5，硝酸鈣和異丙醇鋁的物質的量之比為1:20-1:10，異丙醇鋁和硅溶膠的質量比為1:1.38-1:1.73，硅溶膠的質量分數為30wt％，異丙醇鋁和四乙基氫氧化銨的物質的量之比為1:4-1:8。