[發(fā)明專(zhuān)利]一種載氧體及其在纖維素類(lèi)固體廢棄物化學(xué)鏈氣化中的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210893540.1
• 申請(qǐng)日: 2022-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115069256A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁浩然;唐亙煬;顧菁;王亞琢;魏國(guó)強(qiáng);陳勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所;南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（廣州）
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/78
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/78;B01J35/02;C10J3/00;C10J3/72
• 代理公司: 廣州科粵專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發(fā)明公開(kāi)了一種載氧體及其在纖維素類(lèi)固體廢棄物化學(xué)鏈氣化中的應(yīng)用。一種載氧體，所述的載氧體由NiO和Ca₂Fe₂O₅組成，Ca₂Fe₂O₅為活性基底，NiO負(fù)載在Ca₂Fe₂O₅之上。將載氧體粉料與纖維素類(lèi)固體廢棄物粉料以質(zhì)量比0.5～1.5的比例均勻混合加入反應(yīng)器，在750℃～850℃溫度下，同時(shí)加入0～4.8倍質(zhì)量于纖維素類(lèi)固體廢棄物的水蒸氣進(jìn)行氣化反應(yīng)，結(jié)束后，將載氧體粉料于相同溫度下在有氧環(huán)境下煅燒再生，完成纖維素類(lèi)固體廢棄物的化學(xué)鏈氣化過(guò)程。本發(fā)明提出的載氧體應(yīng)用于纖維素類(lèi)固體廢棄物的化學(xué)鏈氣化，拓寬了纖維素類(lèi)固體廢棄物的資源化利用途徑，實(shí)現(xiàn)了纖維素類(lèi)固體廢棄物的低能、低污利用。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及固體廢物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種載氧體及其在纖維素類(lèi)固體廢棄物化學(xué)鏈氣化中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

纖維素類(lèi)固體廢棄物是城市固體廢棄物的主要來(lái)源之一，占城市固體廢棄物中的三成以上。纖維素類(lèi)固體廢棄物主要成分為纖維素，含有大量的C、H、O元素和化學(xué)能，具有豐富的潛在能源和資源價(jià)值。目前針對(duì)纖維素類(lèi)固體廢棄物的主要處理方式包括再生、燃燒、填埋、堆肥、熱解氣化等。由于纖維素類(lèi)固體廢棄物中含有大量揮發(fā)分，熱解氣化效率高，因此采用氣化方式處理纖維素類(lèi)固體廢棄物有著能量利用效率高，污染可控，且規(guī)模靈活，易于實(shí)現(xiàn)多聯(lián)產(chǎn)資源化利用。但傳統(tǒng)氣化方式生成焦油較多，且合成氣會(huì)彌散于來(lái)自空氣的氮?dú)庵校铣蓺馄焚|(zhì)較低。采用化學(xué)鏈氣化的手段對(duì)纖維素類(lèi)固體廢棄物進(jìn)行化學(xué)鏈氣化可以利用載氧體的還原態(tài)的催化作用有效原位催化裂解焦油。同時(shí)利用化學(xué)鏈氣化手段能夠避免纖維素類(lèi)固體廢棄物雜質(zhì)中的N、S等元素生成熱力型氮氧化物和硫氧化物，減少污染產(chǎn)生的，有效將纖維素類(lèi)固體廢棄物轉(zhuǎn)化為合成氣的同時(shí)避免其與氮?dú)饣旌希岣吡撕铣蓺馄焚|(zhì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)纖維素類(lèi)固體廢棄物進(jìn)行有效的能源化資源化利用。

目前載氧體多數(shù)適用于化學(xué)鏈燃燒，因此對(duì)于燃料的氧化較為深度，容易產(chǎn)生較多的CO₂與H₂O。而Ca-Fe氧化物雖然對(duì)于CO與H₂的選擇性高，但其釋氧能力較弱，且對(duì)芳香類(lèi)焦油的裂解活性差，難以適應(yīng)高揮發(fā)分原料。通過(guò)新型載氧體的開(kāi)發(fā)和制備能夠有效分解焦油，使其適用于纖維素類(lèi)固體廢棄物等高揮發(fā)分原料的化學(xué)鏈氣化。

發(fā)明內(nèi)容：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足和問(wèn)題，本發(fā)明提出一種載氧體及其在纖維素類(lèi)固體廢棄物化學(xué)鏈氣化中的應(yīng)用，本發(fā)明利用NiO與Ca₂Fe₂O₅相結(jié)合，大幅提高了載氧體原位裂解焦油的能力，同時(shí)避免了載氧體對(duì)于燃料的過(guò)分氧化，提高了燃料化學(xué)鏈氣化的能量利用效率。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種載氧體，所述的載氧體由NiO和Ca₂Fe₂O₅組成，Ca₂Fe₂O₅為活性基底，NiO負(fù)載在Ca₂Fe₂O₅之上。

優(yōu)選地，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，所述的載氧體中Ca₂Fe₂O₅的含量為64％～88％，NiO的含量為12％～36％。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是保護(hù)上述載氧體的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鐵鹽和鈣鹽溶于去離子水中，再將檸檬酸、乙二醇溶于上述溶液中，得到溶膠；

(2)將步驟(1)中的溶膠蒸干得到干凝膠，將干凝膠預(yù)煅燒、煅燒、研磨得到基底粉料；

(3)將鎳鹽溶于去離子水中，得到負(fù)載液，將步驟(2)中的基底粉料加入負(fù)載液中，分散均勻得到混合物；