[發(fā)明專利]生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110678821.0
• 申請(qǐng)日: 2021-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN113426450A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王燕剛;張思倩;許海洋;項(xiàng)俠安;沈張鋒;李溪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;B01J23/83;C01B3/40
• 代理公司: 浙江永航聯(lián)科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 侯蘭玉

本發(fā)明屬于催化劑制備的技術(shù)問(wèn)題，具體涉及一種生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑及其制備方法。一種生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑，包括活性組分和載體，所述生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑以碳化木為整體式催化劑載體，以鎳基水滑石衍生物為活性組分，所述鎳基水滑石衍生物占催化劑總質(zhì)量的0.5～2.5％；該催化劑中還含有金屬助催化劑鐵或鈰中的一種或兩種，該催化劑中，Ni與(Fe+Ce)的摩爾比為1～3：1。本發(fā)明所述的制備方法以尿素為堿源，以金屬硝酸鹽為Ni、Fe和Ce的前驅(qū)物，制備方法具有操作簡(jiǎn)便，過(guò)程重復(fù)性好等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于催化劑制備的技術(shù)問(wèn)題，具體涉及一種生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，煤、石油、天然氣依然是全球能源的主要來(lái)源。然而大量使用傳統(tǒng)化石燃料不僅帶來(lái)了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染（如溫室氣體二氧化碳的大量排放），嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，而且煤、石油、天然氣的儲(chǔ)備量正在逐漸減少，因此，開發(fā)新能源被寄予厚望。新能源既是調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，也是為應(yīng)對(duì)氣候變化而進(jìn)行節(jié)能減排的現(xiàn)實(shí)需要。在眾多可再生能源中，生物質(zhì)能由于其資源量大，分布廣，可再生，被認(rèn)為是未來(lái)化石燃料的主要潛在替代品。生物質(zhì)氣化被認(rèn)為是一種很有前途的技術(shù)，生物質(zhì)可在高溫及缺氧條件下，熱解產(chǎn)生富含H₂和CO的可燃?xì)狻?/p>

然而，生物質(zhì)氣化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的焦油，包括各種芳香族化合物，其中甲苯是主要成分，其次是萘和其他芳香族化合物。焦油的存在主要引起以下缺點(diǎn)：(1) 造成能量浪費(fèi)，降低生物質(zhì)的氣化效率。生物質(zhì)氣化過(guò)程中焦油產(chǎn)物的能量一般占生物質(zhì)總能量的5~15%，如果不能將此部分焦油轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)物，會(huì)大大降低生物質(zhì)的氣化效率。(2) 焦油會(huì)堵塞、腐蝕氣化設(shè)備。當(dāng)氣化氣溫度降低時(shí)，形成的焦油霧會(huì)腐蝕氣化設(shè)備；焦油與水、焦炭、灰塵等結(jié)合形成的黏稠液體會(huì)附著于氣化設(shè)備的管道上，造成管道堵塞。(3) 焦油會(huì)危害燃?xì)庠O(shè)備。在大于200 ℃時(shí)，氣態(tài)焦油可與氣化氣完全混合，在小于200℃時(shí)，焦油為細(xì)小的液滴，燃燒時(shí)產(chǎn)生的炭黑等顆粒會(huì)嚴(yán)重?fù)p害氣化氣燃燒設(shè)備(如燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)等)。(4) 焦油中的有毒有害物質(zhì)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，且危害人體健康。因此，如何有效地去除焦油對(duì)于發(fā)展生物質(zhì)氣化技術(shù)是十分重要的。

水蒸氣催化重整技術(shù)是目前較為有效的去除焦油的方法，這種方法可在較低溫度下將焦油轉(zhuǎn)化為H₂含量豐富的合成氣。由于鎳基催化劑成本較低，并且其催化效率較高，鎳基催化劑是目前較為常用的催化生物質(zhì)焦油水蒸氣重整催化劑。然而，在高溫下金屬鎳極易團(tuán)聚，并且在金屬鎳表面極易形成積碳，從而使鎳基催化劑快速失活。多孔載體可以增加鎳基催化劑的比表面積，改善鎳金屬顆粒的分散性，從而提高鎳基催化劑的性能。目前，比較常用的多孔載體有陶瓷材料和天然礦物質(zhì)等，但這些載體通常呈顆粒狀 (如球體、圓柱體或其他幾何圖形)，并且具有較高的彎曲度和復(fù)雜的孔道結(jié)構(gòu)，會(huì)導(dǎo)致較高的氣體流動(dòng)阻力，影響反應(yīng)物與活性位點(diǎn) (金屬鎳) 的接觸。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的生物質(zhì)焦油水蒸氣重整催化劑對(duì)于生物質(zhì)能的高效利用具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑，該催化劑在使用中可以防止積碳的形成以及鎳金屬的團(tuán)聚，具有較高的催化活性和穩(wěn)定性。

本發(fā)明還提供一種所述生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑的制備方法，該方法簡(jiǎn)單，易于重復(fù)。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑，包括活性組分和載體，所述生物質(zhì)焦油水蒸氣重整整體式催化劑以碳化木為整體式催化劑載體，以鎳基水滑石衍生物為活性組分，所述鎳基水滑石衍生物占催化劑總質(zhì)量的0.5～2.5％；

該催化劑中還含有金屬助催化劑鐵或鈰中的一種或兩種，

該催化劑中，Ni與 (Fe+Ce)的摩爾比為1～3：1。

所述催化劑制備時(shí)的煅燒溫度為500～900 ℃。