CN109456037B - 微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用 - Google Patents

微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用，属于氢气制备方法领域。在微波催化重整焦油制氢的过程中，将煅烧橄榄石，即作为微波吸收剂，也作为催化剂，即微波照射后的煅烧橄榄石能够提供催化重整焦油制氢内的温度，也可以作为催化重整焦油制氢的催化剂。该吸收剂需要有将强的微波吸收能力，在反应中不易被消耗，对焦油的催化重整效果较好，并且廉价易得，克服了现有微波吸收剂在焦油催化重整过程中容易被消耗或催化活性不强等问题。

Description

微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及氢气的制备方法技术领域，具体的涉及微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用。
背景技术
能源是人类社会发展的物质基础。当今世界煤、石油和天然气依然是能源和化工原料的主要来源，但随着这些化石能源的日益枯竭，寻求和开发新型能源，特别是对环境污染小的可再生能源，已迫在眉睫。
氢气其本身无毒、无臭，与氧气燃烧时产生纯净的水，对环境无污染。特别是氢燃料电池，其高效性(效率可达80％)带来的良好经济前景和环保优势，它已被普遍认为是一种理想的清洁能源。目前，氢气主要由天然气、轻质烷烃和石脑油水蒸气催化重整制得，煤气化也有部分应用。随着世界化石燃料的日益枯竭，人们已将更多的注意力转向可再生的生物质原料制氢。生物质具有资源丰富、可再生、环境友好的特点，而且可实现净CO2的零排放。开发利用生物质制氢对建立可持续的能源系统，解决人类所面临的能源危机和环境危机，促进国民经济发展和保护生态环境具有重要的意义。
从广义上讲，生物质能是植物通过光合作用生成的有机物，它的最初来源是太阳能，所以它是太阳能的一种，同时也是可再生的。生物质所蕴藏的能量相当惊人的，根据生物学家估算，地球上每年生长的生物质能总量约1400-1800亿吨(干重)，相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富，现在每年的秸秆量约3.5亿吨标准煤，可开发为能源的生物质资源达7亿吨标准煤，而随着农业和林业的发展，特别是随着速生炭薪林的开发推广，我国的生物质资源将越来越多，有非常大的开发和利用的潜力。
生物质气化制氢是普遍认为最具商业前景的生物质制氢技术之一，但气化过程中不可避免的将产生副产物——焦油。它是一种黑褐色粘稠状的液体，其主要化学组成包含两类：一是以苯、甲苯、二甲苯、苯酚、萘、苯乙烯、茚为主的芳香化合物；二是少量的含氧、含氮和含硫的化合物。焦油的存在对整个气化系统造成巨大的危害：(1)降低氢气产率；(2)冷凝后凝聚态的焦油影响系统装置的正常运行；(3)危害人体及环境；(4)阻碍氢气产物的进一步利用。
针对焦油在生物质气化体系中的危害，目前去除焦油的的方法主要有两大类：一是分为湿法和干法的物理净化法，二是分为热裂化和催化裂解的热化学方法。
物理净化法即通过物理手段将焦油去除掉，但无论是干法还是湿法仅将焦油从气相转化为液相或固相，是焦油的相态转化而不是真正将其去除或转化。
热化学除焦油法则是指将焦油在一定的反应条件下发生一系列化学反应，将大分子的焦油转化为小分子的气态产物或其他化合物。这种方法是从根本上将焦油去除或者转化，不仅能够减少焦油含量，回收利用焦油所含的能量，而且从根本上消除了焦油的污染。
热裂解法是指将焦油在很高的温度下直接热解，这个过程可以将大分子的焦油通过断键脱氢、脱烷基等反应转化为小分子的气态化合物及其它产物。但是这种方法所需温度很高，一般要在1000-1200℃下才能取得较好的效果。然而在实际生产应用过程中，这一温度较难达到，而且在经济上也不合理。
催化裂解/重整是在催化剂的作用下将反应温度降至700-900℃就可以获得较好的焦油转化效率。与热裂解相比，催化裂解/重整的反应温度在一些反应器材料的耐受范围之内，并且能耗得到了极大的改善，因此被认为是最有效去除焦油的方法。催化裂解/重整的加热方式有两类：一是传统加热方式，如电加热、烟气加热、热载体传热等；另一种是微波加热。
微波加热技术因其由内而外、快速、均匀、高效等特点，使得在微波场中进行地催化反应表现出一些独特的优点，如反应速率加快、反应温度降低、反应物的转化率和产物的选择性均得到提高等。但是催化反应能置于微波场中并且在一定温度下进行的先决条件是微波场中有吸波能力较强的吸波材料(即吸收剂)存在，同时这个吸收剂具有对反应物催化裂解的效果。目前用到的吸收剂有木炭、活性炭、碳化硅、炭负载的镍、炭负载的铁等。其中，木炭、活性炭、炭负载的镍、炭负载的铁等微波吸附剂在焦油催化重整的过程中会被水蒸气消耗，且其微波吸收能力较弱。碳化硅吸收微波的能力虽比焦炭好，但是其催化效果较差。因此，寻找到微波吸收能力更强、催化效果更好、廉价的微波吸收剂是微波催化重整的关键。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是寻找到一种合适的微波吸收剂，该吸收剂需要有将强的微波吸收能力，在反应中不易被消耗，对焦油的催化重整效果较好，并且廉价易得，以克服现有微波吸收剂在焦油催化重整过程中容易被消耗或催化活性不强等问题。为了解决上述问题，本发明提供了一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用，通过实验验证本发明提供的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，即预处理后的橄榄石具备如上要求。
本发明的一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，为煅烧后的天然橄榄石。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，其包括的化学成分及各个成分的质量百分比为：MgO为40～55％，SiO2为30～41％，Fe2O3为4～15％，CaO≤2％，Al2O3≤5％，Cr2O3≤2％，NiO≤1％。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的比表面积为2～12m2/g。
本发明的一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
将天然橄榄石粉碎，得到橄榄石粉末；在空气气氛下，将橄榄石粉末煅烧后，自然冷却至室温，得到煅烧橄榄石。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法中，橄榄石粉末的粒径根据催化效率、催化装置的规格决定。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法中，所述的煅烧，煅烧温度为600-1000℃，煅烧时间为1-10h。
本发明的一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，为将煅烧橄榄石，在微波催化重整焦油制氢的过程中，即作为微波吸收剂，也作为催化剂，即微波照射后的煅烧橄榄石能够提供催化重整焦油制氢内的温度，也可以作为催化重整焦油制氢的催化剂。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，微波催化重整焦油制氢，其工艺参数为：反应温度为650-950℃，更佳的反应温度为800-900℃；S/C为1-3，更佳的S/C为2-2.8。
所述的S/C为水碳比，即水蒸气和焦油中碳元素的摩尔比。
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，所述的焦油为以生物质为原料，经700-900℃高温气化后，得到的常温下不可凝的液体产物。
所述的生物质原料为本领域常规的生物质原料，可以为农业废弃物、林业废弃物、林业加工废弃物、水生植物和能源作物中的一种或多种。
所述的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的装置，包括：气体供应系统、加料预热系统、反应系统、产物分析系统、电加热系统和微波控制系统；
所述的气体供应系统包括氮气钢瓶和气体流量计；
所述的加料预热系统包括双通道微量注射泵、预热管温控仪、预热管；
所述的反应系统包括石英管反应器、保温管、冷凝管、液体收集器；
所述的产物分析系统包括皂泡流量计和气相色谱仪；
所述的电加热系统包括电加热管和电加热温控仪；
所述的微波控制系统包括微波发生器和微波控制仪；
其中，石英管反应器的中部设置有分布网，石英管反应器的四周设置有保温管，保温管和石英管反应器之间的设置有电加热管，电加热管和电加热温控仪相连接；石英管反应器设置分布网的区间设置有微波发生器，微波发生器与微波控制仪相连；
所述的氮气钢瓶通过气体流量计和石英管反应器相通；
所述的双通道微量注射泵和预热管连通，预热管与石英管反应器相通；所述预热管上设置有预热管温控仪；
所述的石英管反应器的反应物出口依次设置连接有冷凝管和液体收集器；
所述的液体收集器上部出口连接皂泡流量计和气相色谱仪。
所述的石英管反应器内还设置有热电偶，所述的热电偶和电加热温控仪相连。
所述的石英管反应器还可以设置微波热电偶，所述的微波热电偶和微波控制仪相连。
所述的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的装置中，所述的液体收集器设置在冰水混合物中。
所述的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将煅烧橄榄石装入石英管反应器中的分布网上；
(2)将氮气钢瓶打开，通过气体流量计控制氮气气体流量1～3L/min，吹扫至石英管反应器内环境变至惰性气氛；
(3)将电加热温控仪设定为反应温度，电加热管对石英管反应器进行加热；
(4)将预热管温控仪设定为反应温度，对预热器进行预热；
(5)当石英管反应器和预热器均达到反应温度，氮气气体流量设定为0.2～0.5L/min；
(6)采用远红外测温仪与热电偶测量的温度进行校对，当温度相差0±10℃时，将电加热温控仪关闭；
(7)将微波控制仪打开，利用远红外测温仪测定石英管反应器中分布网上煅烧橄榄石的温度，调节微波发生器的输入功率，进而调节并维持反应温度；
(8)将双通道微量注射泵的焦油和水的流量分别设定，由双通道微量注射泵将焦油和水通过预热器加入石英管反应器中；按摩尔比，水：焦油中碳＝(1-3)：1；
(9)经过石英管反应器，反应温度为650-950℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
本发明的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用，其积极进步效果在于：
1)本发明的煅烧橄榄石微波吸附剂对焦油的裂解率更高，氢气的选择性略高。
2)本发明的煅烧橄榄石微波吸附剂在微波催化重整过程中不会被消耗，而木炭、活性炭等微波吸附剂会消耗很快。不需要频繁更换微波吸附剂，能耗更低。
3)本发明利用了设备的预热采用电加热方式，反应过程的温度采用微波加热煅烧橄榄石微波吸附剂，通过微波吸附剂的吸波能力，释放热量，一方面，能够提高产能，因为微波加热设备过程，用时较长，不利于工业化生产，一方面，在反应过程中，经预处理后的橄榄石在微波加热催化重整反应器内既作微波吸收剂也作催化剂，即维持反应器内适宜温度的热来源于微波照射后的橄榄石，同时橄榄石也作为催化重整的催化剂。微波加热相比于电加热有如下优点：①快速。接收到微波辐射，介质即开始产生热量，不用等待热量从加热源传递过来；②均匀，微波辐射到介质上后，所有地方同时开始加热，不会像电加热一样在温度传递的方向存在温度梯度；③高效，微波辐射会引起微波吸收剂和反应物内部分子振动，进而导致诱导反应物分子不稳定，从而使得焦油催化裂解的转化率更高。
4)本发明煅烧橄榄石既作为微波吸收剂也作为催化剂；煅烧橄榄石作为微波吸收剂和催化剂具有很好的微波吸收能力和催化性能。本发明的微波吸收剂价格低廉、微波吸收性好、焦油裂解率高、氢气选择性好，利于微波催化重整焦油制氢。
附图说明
图1是本发明中微波催化重整焦油制氢的装置结构示意图，其中：1：氮气钢瓶；2：双通道微量注射泵；3：气体流量计；4：预热管温控仪；5：预热管；6：石英管反应器；7：保温管；8：电加热管；9：电加热温控仪；10：微波发射器；11：微波控制仪；12：冷凝管；13：液体收集器；14：冰水混合物；15：皂泡流量计；16：气相色谱仪、17：热电偶。
具体实施方式
下面用实施例来进一步说明本发明，但本发明并不受其限制。
实施例1
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，为煅烧后的天然橄榄石；
该微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，包括以下步骤：
将天然橄榄石粉碎，得到粒径为0.18-0.25mm橄榄石粉末；在空气气氛下，将橄榄石粉末放入马弗炉中，在900℃下煅烧4h后，自然冷却至室温，得到粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石。
其中，煅烧橄榄石的化学成分及比表面积如下表：
表1煅烧橄榄石的化学组成及比表面积
Figure BDA0001856921560000051
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，为将煅烧橄榄石，在微波催化重整焦油制氢的过程中，即作为微波吸收剂，也作为催化剂，即微波照射后的煅烧橄榄石能够提供催化重整焦油制氢内的温度，也可以作为催化重整焦油制氢的催化剂；
所述的焦油，是以生物质原料，经700-900℃高温气化后，得到的常温下不可凝的液体产物，也称为生物质焦油。生物质原料为本领域常规的生物质原料，可以为农业废弃物、林业废弃物、林业加工废弃物、水生植物和能源作物中的一种或多种。本实施例所选用的生物质原料为木屑，气化温度为750℃，所得的生物质焦油组分如表2所示。
表2生物质焦油的化学组成
编号 化学组成 百分含量/wt.％ 编号 化学组成 百分含量/wt.％
1 甲苯 44.29 2 苯乙烯 27.83
3 乙苯 12.35 4 对二甲苯 9.60
5 萘 1.78 6 茚 1.69
7 苊 0.78 8 苯酚 0.65
9 对甲酚 0.34 10 1-甲基萘 0.27
11 菲蒽 0.15 12 2-甲基萘 0.13
13 邻甲酚 0.08 14 芴 0.06
15 蒽 微量 16 蒽 微量
本实施例以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，其结构示意图见图1，包括：气体供应系统、加料预热系统、反应系统、产物分析系统、电加热系统和微波控制系统；
所述的气体供应系统包括氮气钢瓶1和气体流量计3；
所述的加料预热系统包括双通道微量注射泵2、预热管温控仪4、预热管5；
所述的反应系统包括石英管反应器6、保温管7、冷凝管12、液体收集器13；
所述的产物分析系统包括皂泡流量计15和气相色谱仪16；
所述的电加热系统包括电加热管8和电加热温控仪9；
所述的微波控制系统包括微波发生器10和微波控制仪11；
其中，石英管反应器6的中部设置有分布网，石英管反应器6的四周设置有保温管7，保温管7和石英管反应器6之间的设置有电加热管8，电加热管8和电加热温控仪9相连接；石英管反应器6设置分布网的区间设置有微波发生器10，微波发生器10与微波控制仪11相连；
所述的氮气钢瓶1通过气体流量计3和石英管反应器6相通；
所述的双通道微量注射泵2和预热管5连通，预热管5与石英管反应器6相通；所述预热管5上设置有预热管温控仪4；
所述的石英管反应器6的反应物出口依次设置连接有冷凝管12和液体收集器13；
所述的液体收集器13上部出口设置有皂泡流量计15和气相色谱仪16。
所述的石英管反应器6内还设置有热电偶17，热电偶17与电加热温控仪9相连。
本实施例的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为微波吸附剂，装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应装置连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气，将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度900℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为900℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对，当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在900℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定为4mL/h(焦油)和8mL/h(水)，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为900℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，反应后不可凝气体中氢气的含量为58％，焦油裂解率为99.8％。
本实施例的实验现象显示，当微波控制仪打开，煅烧橄榄石能够维持反应温度至900℃，说明煅烧橄榄石的吸收微波能力强。
对比例1
以木炭为微波吸附剂
本对比例采用的木炭微波吸收剂是购买于上海开能环保设备股份有限公司果木炭，其干基元素和灰分分析的结果为：C为74.09％,H为4.80％,N为0.1％,S为0.018％,O为17.512％和灰分为3.48％。每次实验前，将购置的木炭在氮气氛围下，从室温以25K/min的升温速率升温到900℃，然后在900℃停留1h以除去木炭中残留的挥发份。处理后木炭的元素分析和灰分组成结果如表3所示。
表3果木炭的元素分析和灰分组成
Figure BDA0001856921560000071
Figure BDA0001856921560000081
本对比例以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本对比例采用的焦油同实施例1。
本对比例的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm的木炭微波吸附剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应装置连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度900℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为900℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对。当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在900℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定为焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为900℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，反应后不可凝气体中氢气的含量为52％，焦油裂解率为92.4％。
通过本对比例1中，得到的数据和实施例1相比，可知实施例1的氢气浓度比对比例1氢气浓度高11.54％，焦油裂解率高8.01％。
通过实施例1的对比例1的数据相比，可知使用木炭用于微波催化重整焦油制氢时，木炭参与反应，容易消耗，反应1h时测得木炭吸收剂消耗量占总质量的12％，本发明的煅烧橄榄石为无机材料，不参与反应，不易消耗。
对比例2
以煅烧橄榄石为催化剂，常规电加热条件。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1。
本对比例以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本对比例采用的焦油同实施例1。
本对比例的微波吸收剂用于催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为催化剂剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度900℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为900℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定为焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(7)经过石英管反应器，反应温度为900℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(8)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，本对比例反应后不可凝气体中氢气的含量为55％，焦油裂解率为97.5％。
通过实施例1和对比例2相比，使用煅烧橄榄石，采用电加热和微波加热相比，微波加热进行催化重整焦油制氢的过程中，比使用电加热的，氢气含量高，焦油裂解率高，说明，将煅烧橄榄石用作微波吸收剂，在保持很好的吸收微波能力外，还具有很好的催化裂解效率。
实施例2
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，同实施例1。
不同之处在于，微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm橄榄石放入马弗炉中在900℃、空气气氛下煅烧4小时，冷却后，得到的粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为微波吸附剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度800℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为800℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对。当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在800℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为800℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试后，反应后不可凝气体中氢气的含量为54.2％，焦油裂解率为95.4％。
对比例3
以木炭为微波吸附剂，本对比例采用的木炭微波吸收剂同对比例1，不同之处在于：
本对比例的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm的木炭微波吸附剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度800℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为800℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对。当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在800℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定为焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为800℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，反应后不可凝气体中氢气的含量为48.9％，焦油裂解率为90.9％。
通过本对比例3和实施例2对比，得到实施例2的氢气浓度比对比例3氢气浓度高10.84％，焦油裂解率高4.95％。
对比例4
以煅烧橄榄石为催化剂，常规电加热条件。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例2。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例2。
本对比例以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例2。
本对比例采用的焦油同实施例2。
本对比例的微波吸收剂用于催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为催化剂剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度800℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为800℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定为焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(7)经过石英管反应器，反应温度为900℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(8)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，本对比例反应后不可凝气体中氢气的含量为53.4％，焦油裂解率为93.8％。
通过实施例2和对比例4相比，使用煅烧橄榄石，采用电加热和微波加热相比，微波加热进行催化重整焦油制氢的过程中，比使用电加热的，氢气含量高，焦油裂解率高，说明，将煅烧橄榄石用作微波吸收剂，在保持很好的吸收微波能力外，还具有很好的催化裂解效率。
实施例3
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，同实施例1。
不同之处在于，微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm橄榄石放入马弗炉中在900℃、空气气氛下煅烧4小时，冷却后，得到的得到的粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为微波吸附剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度700℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为700℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对。当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在700℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为700℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试后，反应后不可凝气体中氢气的含量为51.3％，焦油裂解率为91.5％。
对比例5
以木炭为微波吸附剂，本对比例采用的木炭微波吸收剂同对比例1，不同之处在于：
本对比例的微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm的木炭微波吸附剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度700℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为700℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)然后将远红外测温仪与热电偶测定的温度进行校对。当温度一致时，将电加热温控仪9关闭。
(7)将微波控制仪11打开，利用远红外测温仪测定煅烧橄榄石微波吸附剂床层温度，通过调节微波的输入功率来保持反应温度维持在700℃。
(8)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(9)经过石英管反应器，反应温度为700℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试后，反应后不可凝气体中氢气的含量为45.8％，焦油裂解率为87.7％。
对比例6
以煅烧橄榄石为催化剂，常规电加热条件。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例3。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例3。
本对比例以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例3。
本对比例采用的焦油同实施例3。
本对比例的微波吸收剂用于催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将粒径为0.18-0.25mm橄榄石放入马弗炉中在900℃、空气气氛下煅烧4小时，冷却后，得到粒径为0.18-0.25mm煅烧橄榄石作为催化剂剂装入石英管反应器中部的分布网上，装填高度为6cm。然后将反应体系连接完好。
(2)接着以2L/min的高纯氮气将反应体系吹扫30分钟，将反应体系变为惰性气氛。
(3)之后将电加热温控仪9设定为反应温度700℃，使石英管反应器6在电加热管8的作用下开始升温。
(4)再将预热管温控仪4设定为700℃，并使预热器5开始升温。
(5)当预热器5和石英管反应器6均达到设定温度后，将氮气流量计3的流量设定为0.3L/min。
(6)将双通道微量注射泵2的焦油和水的流量分别设定焦油为4mL/h和水为8mL/h，之后开始进料。
(7)经过石英管反应器，反应温度为700℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(8)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
经过分析测试，本对比例反应后不可凝气体中氢气的含量为48.9％，焦油裂解率为89.6％。
实施例4
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧温度为800℃；
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧温度为800℃，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为57.1％，焦油裂解率为99.6％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为55.4％，焦油裂解率为96.8％。
实施例5
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧温度改为700℃。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧温度为700℃，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为55.7％，焦油裂解率为98.3％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为55.3％，焦油裂解率为95.4。
实施例6
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧温度改为600℃。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧温度为600℃，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为55.2％，焦油裂解率为97.8％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为54.6％，焦油裂解率为95.2％。
实施例7
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧时间改为10小时。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧时间为10h，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为56.4％，焦油裂解率为98.4％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为54.8％，焦油裂解率为97.1％。
实施例8
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧时间改为6小时。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧时间为6h，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为57.2％，焦油裂解率为98.8％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为56.2％，焦油裂解率为97.3％。
实施例9
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧时间改为2小时。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧时间为2h，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为56.8％，焦油裂解率为99.3％。
该实施例相应的采用常规电加热催化重整的对比例，其常规电加热催化重整后不可凝气体中氢气含量为56.6％，焦油裂解率为97.2％。
实施例10
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1，不同之处在于：橄榄石煅烧温度为1000℃，煅烧时间为1小时。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，橄榄石的煅烧温度为1000℃，煅烧时间为1小时，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为57.3％，焦油裂解率为99.4％。
实施例11
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，反应温度为650℃，S/C为1，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为38％，焦油裂解率为73％。
实施例12
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，同实施例1。
一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的制备方法，同实施例1。
以煅烧橄榄石为微波吸附剂，采用的装置，同实施例1。
本实施例采用的焦油同实施例1。
本实施例微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，同实施例1，不同之处在于，反应温度为950℃，S/C为3，得到的实验数据为：
微波催化重整反应后不可凝气体中氢气的含量为60.74％，焦油裂解率为98.6％。

Claims (7)

1.一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，将煅烧橄榄石，在微波催化重整焦油制氢的过程中，既 作为微波吸收剂，也作为催化剂，即微波照射后的煅烧橄榄石能够提供催化重整焦油制氢内的温度，也作为催化重整焦油制氢的催化剂；
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂，其包括的化学成分及各个成分的质量百分比为：MgO为40~55%，SiO2为30~41%，Fe2O3为4~15%，CaO≤2%，Al2O3≤5%，Cr2O3≤2%， NiO≤1%；
所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的比表面积为2~12m2/g。
2.如权利要求1所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，微波催化重整焦油制氢，其工艺参数为：反应温度为650-950℃；S/C为1-3。
3.如权利要求1所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，所述的焦油为以生物质为原料，经700-900℃高温气化后，得到的常温下不可凝的液体产物。
4.如权利要求3所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，所述的生物质原料为本领域常规的生物质原料，具体为农业废弃物、林业废弃物、林业加工废弃物、水生植物和能源作物中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，其微波催化重整焦油制氢过程中，采用的装置，包括：气体供应系统、加料预热系统、反应系统、产物分析系统、电加热系统和微波控制系统；
所述的气体供应系统包括氮气钢瓶和气体流量计；
所述的加料预热系统包括双通道微量注射泵、预热管温控仪、预热管；
所述的反应系统包括石英管反应器、保温管、冷凝管、液体收集器；
所述的产物分析系统包括皂泡流量计和气相色谱仪；
所述的电加热系统包括电加热管和电加热温控仪；
所述的微波控制系统包括微波发生器和微波控制仪；
其中，石英管反应器的中部设置有分布网，石英管反应器的四周设置有保温管，保温管和石英管反应器之间的设置有电加热管，电加热管和电加热温控仪相连接；石英管反应器设置分布网的区间设置有微波发生器，微波发生器与微波控制仪相连；
所述的氮气钢瓶通过气体流量计和石英管反应器相通；
所述的双通道微量注射泵和预热管连通，预热管与石英管反应器相通；所述预热管上设置有预热管温控仪；
所述的石英管反应器的反应物出口依次设置连接有冷凝管和液体收集器；
所述的液体收集器上部出口连接皂泡流量计和气相色谱仪。
6.如权利要求5所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，所述的石英管反应器内还设置有热电偶，所述的热电偶和电加热温控仪相连。
7.如权利要求1所述的微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用，其特征在于，微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂的应用中，将微波吸收剂用于微波催化重整焦油制氢的方法，包括：
(1)将煅烧橄榄石装入石英管反应器中的分布网上；
(2)将氮气钢瓶打开，通过气体流量计控制氮气气体流量1~3L/min，吹扫至石英管反应器内环境变至惰性气氛；
(3)将电加热温控仪设定为反应温度，电加热管对石英管反应器进行加热；
(4)将预热管温控仪设定为反应温度，对预热器进行预热；
(5)当石英管反应器和预热器均达到反应温度，氮气气体流量设定为0.2~0.5L/min；
(6)采用远红外测温仪与热电偶测量的温度进行校对，当温度相差0±10℃时，将电加热温控仪关闭；
(7)将微波控制仪打开，利用远红外测温仪测定石英管反应器中分布网上煅烧橄榄石的温度，调节微波发生器的输入功率，进而调节并维持反应温度；
(8)将双通道微量注射泵的焦油和水的流量分别设定，由双通道微量注射泵将焦油和水通过预热器加入石英管反应器中；按摩尔比，水：焦油中碳=(1-3)：1；
(9)经过石英管反应器，反应温度为650-950℃，反应产物经过冷凝管冷凝后，液体产物收集于液体收集器中；液体收集器的温度为0℃；
(10)液体收集器中的不可凝气体分别流经皂泡流量计和气相色谱仪，皂泡流量计测定流量，气相色谱仪分析分析成分，确定产物组成。
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