CN107715887A - 一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于镍基催化剂技术领域，具体涉及一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法及其应用。本发明通过高温煅烧得到了改性白云石，以改性白云石作为载体，以镍作为活性组分，制得了改性白云石负载的镍基催化剂。本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂催化活性好、结构稳定，在高温条件下不易发生烧胀堵塞气道的现象。将本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂用于有机固体废物热解产生的焦油及大分子有机气体裂解反应中，能够有效去除这些物质。
Description
技术领域
本发明属于镍基催化剂技术领域，具体涉及一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法及其应用。
背景技术
白云石是碳酸盐矿物，分别有铁白云石和锰白云石。白云石的晶体结构像方解石，常呈菱面体。在不同的温度煅烧时，白云石会分解成不同的物质，如在700-900℃煅烧时分解为CO2、CaO和MgO的混合物，而在1500℃煅烧后，氧化镁成为方镁石，氧化钙转变为结晶α-CaO，结构致密，抗水性强，耐火度高达2300℃。
白云石是一种储量多、分布广的矿石，常用用于建材、陶瓷、玻璃和耐火材料、化工及农业、环保、节能等领域。目前白云石在环保领域的应用主要是作为燃煤锅炉中的脱硫剂、脱硝剂。虽然将白云石作为除焦油的物质也有报道，但其采用的是未改性白云石，其在使用过程中易出现烧胀堵塞空气通道的问题。白云石作为催化剂在废物处理领域的应用鲜有报道。
以镍作为催化剂活性物质的应用比较多的是雷尼镍，由于其极具易燃性、危险性，使用条件要求苛刻。另外，雷尼镍高昂的价格也使其很难在生产领域得到广泛应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法及其应用。本发明通过高温煅烧得到了改性白云石，以改性白云石作为载体，以镍作为活性组分，制得了改性白云石负载的镍基催化剂。本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂催化活性好、结构稳定，在高温条件下不易发生烧胀堵塞气道的现象。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将白云石置于锻烧窑炉内煅烧；
(2)将煅烧后的白云石冷却后研磨过筛，得到粒径0.2-0.5mm的白云石粉；
(3)将白云石粉与含镍的溶液按固液比100:10-15混合，搅拌至均匀，得到含镍的白云石泥浆；
(4)将含镍的白云石泥浆烘干后，即得改性白云石负载的镍基催化剂。
优选地，所述煅烧的温度为1100-1300℃，煅烧的时间为6-12小时。
优选地，所述含镍的溶液为质量浓度10-30％的草酸镍或醋酸镍溶液。
优选地，步骤(3)搅拌混合的转速为30-50r/min，时间为15-30min；
优选地，步骤(4)中烘干的温度为101-300℃。
优选地，所述改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法还包括以下步骤：将含镍的白云石泥浆置于蜂窝状模具中挤压成型、凉干。
进一步优选地，所述挤压成型的压力为20-30MPa，时间为1-5min。
进一步优选地，所述蜂窝状模具为厚度50-200mm的六角孔蜂窝挤压成型模具。
优选地，所述改性白云石负载的镍基催化剂中含镍层的厚度为50-200mm。
上述方法制备的改性白云石负载的镍基催化剂的应用，所述改性白云石负载的镍基催化剂用于有机固体废物热解产生的焦油及大分子有机气体裂解反应中。
本发明中，使用高温煅烧后粒径0.2-0.5mm的白云石作为载体，在该粒径范围内，既能够保证载体具有较大的比表面积，又能够满足机械强度方面的需求。如果白云石粒径的粒径太大(大于0.5mm)则不能满足比表面积方面的需求，如果白云石粒径的粒径太小(小于0.2mm)则不能满足机械强度方面的需求。
本发明的方法制备的改性白云石负载的镍基催化剂中含镍层的厚度为50-200mm，如果含镍层的厚度过厚则会使其在使用时风阻变大，导致后段配套风机的选型困难；若含镍层的厚度太薄，则物料与催化剂接触时间短，不能很好的保证催化效果。
本发明的有益效果：
本发明通过高温煅烧得到了改性白云石，以改性白云石作为载体，以镍作为活性组分，制得了改性白云石负载的镍基催化剂。本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂催化活性好、结构稳定，在高温条件下不易发生烧胀堵塞气道的现象。将本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂用于有机固体废物热解产生的焦油及大分子有机气体裂解反应中，能够有效去除这些物质。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将白云石置于锻烧窑炉内，在1200℃条件下煅烧9小时；
(2)将煅烧后的白云石冷却后研磨过筛，得到0.2-0.5mm的白云石粉；
(3)将白云石粉与质量浓度20％的草酸镍溶液按固液比100:12.5混合，在40r/min的搅拌速度下搅拌22min至均匀，得到含镍的白云石泥浆；
(4)将含镍的白云石泥浆置于厚度50-200mm的六角孔蜂窝挤压成型模具中，在25MPa挤压2.5min成型后，凉干；
(5)在200℃条件下烘干后，即得改性白云石负载的镍基催化剂。
实施例2
一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将白云石置于锻烧窑炉内，在1300℃条件下煅烧6小时；
(2)将煅烧后的白云石冷却后研磨过筛，得到粒径0.2-0.5mm的白云石粉；
(3)将白云石粉与30％醋酸镍溶液按固液比100:10混合，在30r/min的搅拌速度下搅拌30min至均匀，得到含镍的白云石泥浆；
(4)将含镍的白云石泥浆置于厚度50-200mm的六角孔蜂窝挤压成型模具中，在20MPa挤压5min成型后，凉干；
(5)在290℃条件下烘干后，即得改性白云石负载的镍基催化剂。
实施例3
一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将白云石置于锻烧窑炉内，在1100℃条件下煅烧12小时；
(2)将煅烧后的白云石冷却后研磨过筛，得到粒径0.2-0.5mm的白云石粉；
(3)将白云石粉与10％醋酸镍溶液按固液比100:15混合，在50r/min的搅拌速度下搅拌15min至均匀，得到含镍的白云石泥浆；
(4)将含镍的白云石泥浆置于厚度50-200mm的六角孔蜂窝挤压成型模具中，在30MPa挤压1min成型后，凉干；
(5)在105℃条件下烘干后，即得改性白云石负载的镍基催化剂。
实验例
将100Kg实施例1、2、3制备的改性白云石负载的镍基催化剂分别投入热解炉催化料床上，在温度1150℃、气体流速1-3m/s条件下进行有机固体废物裂解气化，检测合成气的TVOC数据，结果列在表1中。
表1 合成气的TVOC数据
由上表可以看出，本发明制备的改性白云石负载的镍基催化剂能够有效催化有机固体废物的裂解气化，非甲烷总烃(TVOC)的值低于1.2ppm，甚至能够达到0.08ppm，去除有机固体废物热解产生的焦油及大分子有机气体的效果优良。
Claims (10)
1.一种改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将白云石置于锻烧窑炉内煅烧；
(2)将煅烧后的白云石冷却后研磨过筛，得到粒径0.2-0.5mm的白云石粉；
(3)将白云石粉与含镍的溶液按固液比100:10-15混合，搅拌至均匀，得到含镍的白云石泥浆；
(4)将含镍的白云石泥浆烘干后，即得改性白云石负载的镍基催化剂。
2.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1100-1300℃，煅烧的时间为6-12小时。
3.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述含镍的溶液为质量浓度10-30％的草酸镍或醋酸镍溶液。
4.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中搅拌混合的转速为30-50r/min，时间为15-30min。
5.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中烘干的温度为101-300℃。
6.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，还包括将含镍的白云石泥浆置于蜂窝状模具中挤压成型、凉干的步骤。
7.根据权利要求6所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的压力为20-30MPa，时间为1-5min。
8.根据权利要求6所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述蜂窝状模具为厚度50-200mm的六角孔蜂窝挤压成型模具。
9.根据权利要求1所述的改性白云石负载的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，所述改性白云石负载的镍基催化剂中含镍层的厚度为50-200mm。
10.权利要求1-9中任一项所述的方法制备的改性白云石负载的镍基催化剂的应用，其特征在于，所述改性白云石负载的镍基催化剂用于有机固体废物热解产生的焦油及大分子有机气体裂解反应中。
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