一种应用k基热解催化剂的方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用K基热解催化剂的方法。所述方法选取武运粳7号稻壳作为实验原料，利用非等温法分别对纯稻壳和掺入适量碳酸钾的稻壳进行热解实验，并对实验数据进行动力学分析。通过实验和数据分析发现，掺入碳酸钾粉末能够降低稻壳热解反映的活化能，使反映更加容易进行，同时在相同的热解程度下，使反映温度降低，从而降低设备的要求。
【专利说明】-种应用K基热解催化剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种应用K基热解催化剂的方法，属于能源【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 稻壳是重要的农业废弃物之一，仅中国每年就有约4000万吨的产量。作为一种可 再生的生物质资源，稻壳通常用作燃料直接燃烧W提供热量，但利用品位相对较低。热解是 目前生物质研究的热点技术之一，通过热解，可W将稻壳转化为高品位的可燃气和易存储、 运输且能量密度高的焦油，W及工业上需求量很大的活性炭和具有高附加值的无定形二氧 化娃。
[0003] 热解是指在没有含氧气体介质参与的情况下，单纯利用热使生物质中的有机物发 生分解从而脱除挥发性物质，并形成固态半焦或焦炭的过程。热解产物包括气体、液体和固 体H种，其中气体可直接用作燃料；液体可通过进一步分离和提取制成燃料油和化工原料； 固体可用作化工生产所需的活性炭等。
[0004] 反应温度、升温速率和气体停留时间等外部条件W及生物质化学组分、粒径大小 和导热性能等内部条件都会对生物质热解特性W及各相产物的最终产率、组分和比重产生 影响，我国目前已基本掌握稻壳热解的基本特性，但对于如何提高热解程度的研究还相对 较少，因此制备具有催化热解作用的催化剂是热解研究的重点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种应用K基热解催化剂的方法。选取武运梗7号稻壳 作为实验原料，通过添加碳酸钟粉末作为催化剂，计算其催化前后失重率值T)、失重速率 (DTG) W及活化能变化，实验结果表明，稻壳在碳酸钟的催化作用下能够热解的更加彻底， 活化能减小了 24. 14%左右，更加有利于稻壳的充分利用。
[0006] 实现本发明的技术方案为：
[0007] -种应用K基热解催化剂的方法，所述催化剂为碳酸钟粉末，粒径为> 100目。实 验材料为武运梗7号稻壳，利用粉碎机将其粉碎成粒径《Irnm,在105C下干燥2化。实验在 恒久差热天平下进行。
[0008] 本发明中过加入碳酸钟粉末用于稻壳的催化热解，具体步骤如下：
[0009] 1)将稻壳粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同时筛选出碳酸钟粉末；
[0010] 2)将稻壳和碳酸钟粉末混合，并揽拌；
[0011] 3)分别对催化前后的稻壳进行热解实验研究，并对实验数据进行分析。
[001引步骤1)中，稻壳粉碎粒径为《Irnm,干燥温度为95-105。干燥时间为16-2化；碳 酸钟粉末粒径> 100目。
[0013] 步骤2)中，碳酸钟粉末的质量占稻壳质量的10% -20%。
[0014] 步骤如中，实验研究方法为非等温法，即分别W 5°C /min、10°C /min、15°C /min、 2(TC /min加热样品到700-100(TC ;计算催化前后失重率、失重速率W及活化能变化。
[0015] 实验结果分析方法为Coats-Re壯ern法。
[0016] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：
[0017] (1)碳酸钟作为催化剂较为廉价，从而催化成本较低。
[0018] (2)碳酸钟容易获得，无需加工处理，简化催化步骤。
[0019] (3)与常规的碱金属催化相比，碳酸钟较为稳定，适合多次循环利用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1稻壳热解TG曲线。
[0021] 图2稻壳催化热解TG曲线。
[002引 图3稻壳的ln[G(a )/t2]-1/RT线性关系图。
[0023] 图4稻壳催化的ln[G(a )/T2]-1/RT线性关系图。
【具体实施方式】
[0024] -种应用K基热解催化剂的方法，通过加入碳酸钟粉末用于稻壳的催化热解，具 体步骤如下：
[0025] 1)将稻壳粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同时筛选出碳酸钟粉末；
[0026] 2)将稻壳和碳酸钟粉末混合，并揽拌；
[0027] 3)分别对催化前后的稻壳进行热解实验研究，并对实验数据进行分析。
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
[0029] 实施例1
[0030] 制取粒径《Imm的稻壳，在105C下进行干燥，干燥时间为2化，称取5. Omg稻壳和 Img碳酸钟粉末，充分混合后加入差热天平中，利用非等温法分别W 5C /min、1(TC /min、 15°C /min、2(TC /min加热样品到lOOCrC，得到失重曲线，并分别求出失重曲线曲线，如图I 和图2。
[0031] 通过两图比较可知，当温度达到39(TC时，纯稻壳的失重约在60 % -65 %左右，而 加碳酸钟催化的稻壳的失重约在53% -58%左右，实验说明加碳酸钟能够使稻壳热解更加 彻底。
[0032] 利用Coats-Re壯ern法计算催化前后的活化能，其积分形式为 = to @ f ，作出In [G ( a )/T2-1/RT]关系曲线，如图3和图4,其斜率即为活化 能E。
[0033] 根据计算得出，稻壳热解的活化能85. 485KJ/mol，加碳酸钟催化的稻壳热解的活 化能为64. 848KJ/mol。实验得出通过加入碳酸钟的催化，使得稻壳热解的活化能降低了 24. 14%左右，使反应更加容易发生，有利于工业上的大规模生产。
[0034] 实施例2
[003引制取粒径《Imm的稻壳，在95C下进行干燥，干燥时间为16h，称取5. Omg稻壳和 2mg碳酸钟粉末，充分混合后加入差热天平中，利用非等温法分别W 5C /minUCrC /min、 15°C /min、2(TC /min加热样品到800°C，得到失重曲线，并分别求出失重曲线曲线。
[003引 实施例3
[0037] 制取粒径《Imm的稻壳，在lOCrC下进行干燥，干燥时间为20h，称取5. Omg稻壳和 1. 5mg碳酸钟粉末，充分混合后加入差热天平中，利用非等温法分别W 5C /min、IOC /min、 15°C/min、2(rC /min加热样品到90(TC，得到失重曲线，并分别求出失重曲线曲线。
【权利要求】
1. 一种应用K基热解催化剂的方法，其特征在于，通过加入碳酸钾粉末用于稻壳的催 化热解，具体步骤如下： 1) 将稻壳粉碎，并在干燥箱中干燥得到干燥基，同时筛选出碳酸钾粉末； 2) 将稻壳和碳酸钾粉末混合，并搅拌； 3) 分别对催化前后的稻壳进行热解实验研究，并对实验数据进行分析。
2. 根据权利要求1所述的应用Κ基热解催化剂的方法，其特征在于，步骤1)中，稻壳粉 碎粒径为< 1mm，干燥温度为95-105°C，干燥时间为16-24h ;碳酸钾粉末粒径彡100目。
3. 根据权利要求1所述的应用K基热解催化剂的方法，其特征在于，步骤2)中，碳酸钾 粉末的质量占稻壳质量的10% -20%。
4. 根据权利要求1所述的应用K基热解催化剂的方法，其特征在于，步骤3)中，实 验研究方法为非等温法，即分别以5°C /min、10°C /min、15°C /min、20°C /min加热样品到 700-100(TC ;计算催化前后失重率、失重速率以及活化能变化。
5. 根据权利要求4所述的应用K基热解催化剂的方法，其特征在于，实验结果分析方法 为 Coats-Redfern 法。
【文档编号】B01J27/236GK104258889SQ201410476856
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】王文举, 张鹏 申请人:南京理工大学