[發明專利]一種生物質熱解催化制富氫的方法

在審

• 申請號: 202110705936.4
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113308261A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 陳登宇;張紅;張書;章一蒙;岑珂慧;馬歡歡
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 南京科闊知識產權代理事務所(普通合伙) 32400
• 代理人: 王清義;王純潔

本發明屬于生物質能源的利用領域，具體公開了一種生物質熱解催化制富氫的方法，包括：將定量的生物質烘干并粉碎，送入兩段式固定床反應器的上段中，將定量的鎳鋅納米催化劑送入兩段式固定床反應器的下段中，將下段預熱至一定溫度后，通入氮氣進行吹掃，吹掃后，上段升溫至一定溫度，熱解氣經過冷井脫液后，氣相即為富氫氣體。本發明催化劑在生物質熱解催化劑過程中，總產氣量、氫選擇性和H₂/CO摩爾比方面表現出較高的穩定性、較低的焦炭沉積量和較高的催化性能；本發明在生物質熱解過程中，與傳統熱解對比，氫氣的含量提升了近8倍和H₂/CO摩爾比提升了2倍多；有效的提高了生物質熱解制氣轉化率和氫氣收率。

技術領域

本發明涉及一種生物質熱解催化制富氫的方法，屬于生物質能源領域。

背景技術

我國能源以化石能源為主，化石燃料導致了能源安全，也是造成環境污染和碳排放最大的源頭。因此，可再生替代能源或先進的清潔能源技術的發展已被廣泛關注。生物質（特別是農業和林業廢物）因其量大、可再生性、碳中和和、低污染等而被認為是未來能源系統的戰略選擇。熱解、氣化等熱化學技術為生物質的高效和清潔利用提供了綠色和可持續的途徑。所得到氣體產品，被稱為合成氣(H₂、CO、CH₄)，可用于供熱，發電（通過燃料電池）或合成各種高附加值的化學物質。然而通過氣化/熱解在生物質直接轉化過程中，焦油和其他氣體成分通常伴隨合成氣產生，這會降低氣體產率，堵塞下游管道，嚴重影響工藝系統的安全。

氫能被譽為21世紀的綠色能源，具有來源多樣、終端零排、用途廣泛等優勢，被認為是最有發展前景的清潔能源。國際氫能委員會（The Hydrogen Council）認為：全球將從2030年開始大規模利用氫能，2040年氫能將承擔全球終端能源消費量的18%，2050年氫能利用將貢獻全球CO₂減排量的20%（減少CO₂排放60億噸）。據中國氫能聯盟預計，到2050年，我國氫氣需求量接近6000萬噸，可減排7億噸CO₂。未來幾十年，我國經濟仍將處于持續快速發展時期，能源需求的持續快速增加和石化能源的短缺的矛盾，已經威脅到我國發展的能源安全。與化石能源僅分布在世界少數地區不同，氫的生產不受時間和地域的限制。發展氫能產業是我國擺脫化石能源依賴、保障能源安全的永久性戰略選擇。有許多研究者，采用費托合成對生物質熱解合成氣進行提質制氫，但是由于生物質原料的低烴比，熱解或氣化得到的合成氣的H₂/CO比不能滿足費托合成的要求。因此，生物質熱解制備富氫氣體是生物質制氫關鍵的一步。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足提供一種生物質熱解催化制富氫的方法，本生物質熱解催化制富氫的方法能有效提高生物質熱解制氣轉化率和氫氣收率。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種生物質熱解催化制富氫的方法，包括：

將定量的生物質烘干并粉碎，送入兩段式固定床反應器的上段中，將定量的鎳鋅納米催化劑送入兩段式固定床反應器的下段中，將下段預熱至一定溫度后，通入氮氣進行吹掃，吹掃后，上段升溫至一定溫度，熱解氣經過冷井脫液后，氣相即為富氫氣體。

作為本發明進一步改進的技術方案，具體包括：

將定量的生物質烘干并粉碎至40目以下，送入兩段式固定床反應器的上段中，將定量的鎳鋅納米催化劑送入兩段式固定床反應器的下段中，將下段預熱至700℃后，通入氮氣進行吹掃，吹掃后，上段以40℃/min升溫至600℃，熱解氣經過冷井脫液后，氣相即為富氫氣體。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述的生物質與鎳鋅納米催化劑的重量比為2:1。

作為本發明進一步改進的技術方案，其中鎳鋅納米催化劑的制備方法為：