一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113426448A(43)申请公布日2021.09.24(21)申请号202110624959.2(22)申请日2021.06.04(71)申请人浙江科技学院地址310012浙江省杭州市西湖区留和路318号申请人叶超(72)发明人叶超叶泽甫朱竹军王勤辉(51)Int.Cl.B01J23/745(2006.01)B01J35/02(2006.01)B01J35/10(2006.01)C10J3/64(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用(57)摘要本发明为一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用，将生物质原料在气化炉中进行惰性气氛下热解以及水蒸气/二氧化碳气氛下活化，生物质原料经过热解、活化后成为比表面积较大的多孔生物炭，铁前驱体Fe3(NO3)3·9H2O经过合成、煅烧后获得Fe2O3纳米颗粒，将生物炭与Fe2O3纳米颗粒在适当温度下合成生物炭‑Fe2O3焦油裂解催化剂。由于生物炭具有丰富的孔隙结构、官能团以及碱金属及碱土金属元素，能够对焦油起到较强的吸附和催化作用，而Fe2O3含有晶格氧，能够为催化剂和焦油之间的协同作用不断供氧，保证生物炭催化剂的稳定性，并提高生物炭催化剂在中低温下的催化性能，生物炭丰富的孔隙结构能够分散Fe2O3，防止其发生团聚或者烧结。CN113426448ACN113426448A权利要求书1/1页1.一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，特征在于，所述制备方法包括以下步骤：生物质原料的预处理；生物炭的制备；生物炭‑Fe2O3焦油裂解催化剂的合成。2.根据权利要求1所述的新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤1）中所述生物质原料包括稻壳、秸秆、稻草、锯末、刨花等农林废弃物。3.根据权利要求1所述的新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤1）中利用破碎机将所述生物质原料进行破碎，所需粒度范围为0.2mm‑0.8mm。4.根据权利要求1所述的新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤2）中先将破碎后的所述生物质原料置于800‑900℃、氮气气氛下进行热解，热解时间为10mim‑30min，然后将热解后的所述生物炭置于700‑900℃、二氧化碳或者水蒸气气氛下进行活化，活化时间为10min‑60min。5.根据权利要求1所述的新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤3）中利用Fe3(NO3)3·9H2O和NaOH作为铁前驱体，其中Fe3(NO3)3·9H2O和NaOH为3：1‑5：1通过水热反应及高温煅烧获得Fe2O3，其中水热反应温度控制在80‑120℃，煅烧温度控制在400‑600℃。6.根据权利要求1所述的新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤4）中通过浸渍和高温煅烧获得生物炭/Fe2O3焦油裂解催化剂的合成，其中煅烧温度控制在200‑300℃。7.一种根据新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法得到的新型生物炭‑Fe2O3焦油裂解催化剂，其特征在于将生物炭与Fe2O3有机结合，既克服了生物炭在中低温下焦油催化性能不足的问题，又能够改善Fe2O3在催化过程中团聚/烧结问题，扩大了生物炭在焦油催化方面的应用潜力。2CN113426448A说明书1/3页一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及生物炭基焦油催化剂的制备领域，尤其是涉及一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用。背景技术[0002]焦油是生物质气化过程的产物之一，不仅影响系统运行稳定性，还会降低气化过程的整体效率。而且不同生物质合成气应用对焦油含量有严格的要求，如燃气轮机发电要求合成气焦油含量小于50mg/Nm3焦油脱除技术是实现生物质合成气高效利用的关键，对于推动生物质气化技术的发展具有战略意义。催化裂解法被认为是最佳的焦油脱除方式之一，通过加入催化剂降低反应活化能，使焦油在较低温度下转化为轻质气体，以此降低气体中的焦油含量。生物炭由生物质“原位”制得，因其丰富的孔隙结构、较大的比表面积及较强的离子交换能力，对焦油中烃类化合物具有较高吸附选择性和亲和能力，同时生物炭中丰富的含氧官能团和碱金属/碱土金属元素（AAEMs）对焦油裂解起到催化作用。近年来，基于生物炭的焦油催化裂解技术受到国内外广泛关注。然而生物炭催化剂在实际应用中仍存在高温下消耗过快、中低温下催化能力不足及表面的问题。如何改性生物炭使其在中低温下的催化性能得到增强是人们下一步的研究重点。[0003]Fe2O3具有催化效果好、无毒且成本低等优势而受到关注。Fe2O3中Fe原子