CN101468316A - 一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂及其制备方法，催化剂的原料重量比组成是：NiO 0.1－1％、Fe2O3 0.1－1％、La2O3 0.1－0.5％、Na2CO3 0.1－0.3％、K2CO3 0.1－0.3％、NaCl 0.5－0.8％、KCl 0.5－0.8％、高岭土干粉15－50％、白云石干粉46－80％、KNO3 0.1－1％；NaOH 0.3－0.5％、KOH 0.3％－0.5％；其制备为，按比例取前九种原料，混合均匀，在550－650℃温度下煅烧0.8－1.2小时，然后自然冷却；再按比例加入其余物料，混合均匀，即得催化剂。该催化剂可使焦油转化为可燃性小分子，大幅度降低焦油的危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂及其制备方法，具体是指用于将生物质气化过程中的焦油转化为可燃气体的催化剂和它的制备方法，属于可再生能源领域。
背景技术
生物质作为一种可再生能源受到了人们的关注，生物质气化技术是生物质再生能源利用的主要技术之一。生物质气化气体中含有5％一10％的焦油，在低温下难以与燃气一起被燃烧利用，浪费严重；焦油在低温下凝结成液体，易和水、碳粒等结合在一起，堵塞输气管道，卡住阀门、腐蚀金属；焦油难以完全燃烧，并产生碳黑等颗粒，对燃气利用设备，如内燃机、燃气轮机等损害相当严重；焦油及其燃烧后产生的气味对人体是有害的。由此可见，可燃气中的焦油具有相当大的危害性，是气化气使用的最大障碍，因此在使用前，必须尽量将其清除干净。
发明内容
本发明的目的在于，为克服已有技术的不足，提出一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂及其制备方法，利用所述方法制得的催化剂可以使生物质气化气体中的焦油转化为可燃性小分子，以提高燃气有效成分、减小焦油危害。
本发明的技术方案之一是，所述促进生物质气体中焦油转化的催化剂的原料重量比组成为：
NiO 0.1％—1％；
Fe2O3 0.1％—1％；
La2O3 0.1％—0.5％；
Na2CO3 0.1％—0.3％；
K2CO3 0.1％—0.3％；
NaCl 0.5％—0.8％；
KCl 0.5％—0.8％；
KNO3 0.1％—1％；
NaOH 0.3％—0.5％；
KOH 0.3％—0.5％；
高岭土干粉 15％—50％；
白云石干粉 46％—80％；
其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料。
本发明的技术方案之二是，所述促进生物质气体中焦油转化的催化剂的制备方法为：
a.所用的原料重量比组成是：
NiO 0.1％—1％；
Fe2O3 0.1％—1％；
La2O3 0.1％—0.5％；
Na2CO3 0.1％—0.3％；
K2CO3 0.1％—0.3％；
NaCl 0.5％—0.8％；
KCl 0.5％—0.8％；
KNO3 0.1％—1％；
NaOH 0.3％—0.5％；
KOH 0.3％—0.5％；
高岭土干粉 15％—50％；
白云石干粉 46％—80％；
其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料；
b.制备方法：按所述比例取NiO、Fe2O3、La2O3、Na2CO3、K2CO3、NaCl、KCL、高岭土粉、白云石粉，混合均匀，在550℃—650℃温度下煅烧0.8小时—1.2小时，然后自然冷却；再加入所述比例的KNO3、NaOH、KOH，混合均匀，即得催化剂。
以下对本发明做出进一步说明。
本发明中，NiO、Fe2O3、La2O3、Na2CO3、K2CO3、NaCl、KCL、高岭土粉、白云石粉，混合均匀，在550℃—650℃温度下煅烧0.8小时—1.2小时，然后自然冷却，其主要目的是使混合粉体形成活性微粉，提高催化剂的反应活性。
本发明利用催化剂的作用，可有效而显著降低焦油裂解的温度(将催化裂解温度降为700℃—900℃)，并提高裂解的效果，使焦油在很短时间内裂解率达到90％以上。不管何种成分的反应原料，裂解的最终产物与气化气体的成分相似，所以在理论上，焦油裂解对气化气体质量没有明显影响，只是数量增加。
焦油的催化裂解是一个复杂的反应网络，主要涉及三种反应：
裂化反应：
Tars→ArH+CnHm+PAHS+…
重整反应：
缩合反应：裂解中间产物重新聚合生成大分子化合物的反应。
上式中Tars为焦油，PAHS是一类由两个或多个芳香环(碳和氢原子)组成的物质，在加工工业和其他人类活动中，由于有机物质的不完全燃烧和高温分解可以产生大量的PAH。
焦油的裂解过程包括的步骤有：(1)焦油发生热分解，分解为固定碳、气体和自由基，且这些自由基绝大多数是具有芳香性的；(2)在低温下，反应自由基可以聚合形成较大的分子，在室温下冷凝形成轻组分的焦油；(3)在较高温度下，反应自由基可以进一步裂解形成气体产品和沉积碳；(4)在更高温度下，沉积的碳可发生水蒸气化反应，增加了碳的转化率和气体产物。
焦油裂解过程中添加本发明催化剂后，可使生物质可燃气体中焦油含量降低90％以上，同时焦油转变成可燃性气体，提高气体的燃烧值，并在很大程度上减小了焦油带来的危害。
本发明以以高岭土干粉为载体，通过将白云石与NiO、Fe2O3、La2O3等的复合，形成复合催化剂。实际使用时，以5/10000—1/10000的添加比例(重量比)将该催化剂加入生物质气化反应原料中，用于生物质气化裂解过程中产生的焦油的催化转化为可燃性气体，降低焦油所带来的危害。
由以上可知，本发明为一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂及其制备方法，利用该方法制备的催化剂可以使生物质气化过程的气体中焦油转化为CO、H2、CH4和碳等物质而被脱除，提高气体利用效率，大幅度降低焦油对管道和设备所带来的危害。
具体实施方式
实施例1：按重量比取NiO 0.1％、Fe2O3 0.1％、La2O3 0.1％、Na2CO3 0.1％、K2CO3 0.1％、NaCl 0.5％、KCL 0.5％、高岭土粉 17.8％、白云石粉 80％，混合均匀，在550℃温度下煅烧1.2小时，然后自然冷却；再按重量比加入KNO3 0.1％、NaOH 0.3％、KOH 0.3％，混合均匀，即得催化剂；其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料；然后按5/10000的添加量，将上述催化剂混入生物质原料中点火裂解即可。
实施例2：按重量比取NiO1％、Fe2O3 1％、La2O3 0.5％、Na2CO3 0.3％、K2CO30.3％、NaCl 0.8％、KCL 0.8％、高岭土粉47.3％、白云石粉46％，混合均匀，在650℃温度下煅烧0.8小时，然后自然冷却；再按重量比加入KNO3 1％、NaOH 0.5％、KOH 0.5％，混合均匀，即得催化剂；其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料；然后按1/10000的添加量，将上述催化剂混入生物质原料中点火裂解即可。
实施例3：按重量比取NiO 0.55％、Fe2O3 0.55％、La2O3 0.3％、Na2CO3 0.2％、K2CO3 0.2％、NaCl 0.65％、KCL 0.65％、高岭土粉32.55％、白云石粉63％，混合均匀，在600℃温度下煅烧1小时，然后自然冷却；再按重量比加入KNO3 0.55％、NaOH 0.4％、KOH 0.4％，混合均匀，即得催化剂；其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料；然后按3/10000的添加量，将上述催化剂混入生物质原料中点火裂解即可。
Claims (3)
1、一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂，其特征是，它的原料重量比组成为：
NiO 0.1％—1％；
Fe2O3 0.1％—1％；
La2O3 0.1％—0.5％；
Na2CO3 0.1％—0.3％；
K2CO3 0.1％—0.3％；
NaCl 0.5％—0.8％；
KCl 0.5％—0.8％；
KNO3 0.1％—1％；
NaOH 0.3％—0.5％；
KOH 0.3％—0.5％；
高岭土干粉 15％—50％；
白云石干粉 46％—80％；
其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料。
2、一种促进生物质气体中焦油转化的催化剂的制备方法，其特征是，该方法为：
a.所用的原料重量比组成是：
NiO 0.1％—1％；
Fe2O3 0.1％—1％；
La2O3 0.1％—0.5％；
Na2CO3 0.1％—0.3％；
K2CO3 0.1％—0.3％；
NaCl 0.5％—0.8％；
KCl 0.5％—0.8％；
KNO3 0.1％—1％；
NaOH 0.3％—0.5％；
KOH 0.3％—0.5％；
高岭土干粉 15％—50％；
白云石干粉 46％—80％；
其中，所述高岭土干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、重量比氧化铝含量为37％-40％的粉料；所述白云石干粉为粒度不小于200目、重量比水含量低于1％、所含CaCO3与MgCO3的重量比为1-1.5的粉料；
b.制备方法：按所述比例取NiO、Fe2O3、La2O3、Na2CO3、K2CO3、NaCl、KCL、高岭土粉、白云石粉，混合均匀，在550℃—650℃温度下煅烧0.8小时—1.2小时，然后自然冷却；再加入所述比例的KNO3、NaOH、KOH，混合均匀，即得催化剂。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090701 |