一种生物质热解催化剂及生物质热解制合成气的方法与流程

文档序号:11875709阅读:来源:国知局

技术特征:

1. 一种生物质热解催化剂,其特征在于:包括生物半焦、氧化镍、I族和/或II族金属氢氧化物,以催化剂总重量为基准,生物半焦为80%~95%,氧化镍为0.5%~10%,I族和/或II族金属氧化物为2.5%~18%;所述的生物半焦来源于生物质热解过程所产生的固体,以生物半焦重量为基准,其中碳含量70%~90%、氢含量0.5%~2.5%、氧含量8%~25%、氮含量不超过2%、硫含量不超过0.5%,生物半焦的石墨化度为40%~80%。

2.按照权利要求1所述的催化剂,其特征在于:I族金属选自锂、钠、钾、铷和铯中的一种或几种;II族金属选自镁、钙、锶和钡中的一种或几种。

3.一种权利要求1或2所述的生物质热解催化剂的制备方法,其特征在于包括如下内容:将生物半焦、氧化镍以及I族和/或II族金属氢氧化物混合置于球磨机中,室温条件下球磨处理,然后将上述粉碎混匀的混合物进行干燥和焙烧,得到生物质热解催化剂。

4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的I族和/或II族金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化铯、氢氧化锂、氢氧化钡、氢氧化铷和氢氧化锶等中的一种或几种。

5.按照权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的球磨转速100~150转/分,处理时间为2~8小时。

6.按照权利要求3所述的方法,其特征在于:所述的干燥条件为:在80~150℃干燥1~4小时;焙烧条件为:氮气氛围下300~500℃焙烧2~6小时。

7.一种生物质热解制合成气的方法,包括:(1)将生物质和上述权利要求1或2所述的催化剂送入微波反应器进行热解气化,得到热解产物;(2)热解产物经过净化处理得到生物质合成气和少量液体焦油;(3)反应器中残留的固体包括催化剂和新生成的生物半焦经活化再生处理,循环使用。

8.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的生物质原料为含有木质纤维素的生物质;原料最大方向尺寸不超过20mm。

9.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的热解气化温度为500~800℃,反应时间5~10分钟,微波功率密度1×105~10×105W/m3

10.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的热解产物中热解挥发性产物占92~98%,生物半焦为2~8%。

11.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的生物质原料与生物质热解催化剂的质量比为1:0.1~1:0.5。

12.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述净化处理包括旋风分离、多级冷凝和过滤过程;其中旋风分离主要用于气固的分离,生物半焦被分离收集,而焦油与气体进入多级冷凝器,冷凝方式分别为水冷25~50℃、冰冷0~5℃和深冷-80~-40℃,大部分焦油被冷凝分离出来,再经过纤维过滤器得到以富含氢气和一氧化碳的生物质合成气产品。

13.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(3)所述的催化剂氧化处理条件:温度200~500℃,时间4~6小时,在含氧气氛中再生,其中所述的含氧气氛为空气、氧气与氮气的混合物或氧气与惰性气体的混合物中的一种,氧气在气相中的体积分数为1%~5%。

14.按照权利要求7所述的方法,其特征在于:步骤(3)所述的催化剂活化再生处理方法,包括:将反应器中残留的固体,包括催化剂和新生成的生物半焦进行分散处理、干燥和焙烧,得到再生催化剂。

15.按照权利要求14所述的方法,其特征在于:所述的分散处理过程:按照催化剂中氧化镍和氨的摩尔比例配制氨水溶液,先将催化剂缓慢加到氨水溶液中并持续搅拌至不在溶解为止;所述的氧化镍和氨的摩尔比例为1:4~1:8,氨水溶液浓度为0.5~25%;所述的处理温度为5~25℃,处理时间为4~12小时。

16.按照权利要求14所述的方法,其特征在于:所述的干燥条件为:在80~150℃干燥4~12小时;焙烧条件为:氮气氛围下300~500℃焙烧4~12小时。

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