[发明专利]生物质气化焦油裂解催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于焦油裂解催化剂，具体涉及一种镍基生物质气化焦油裂解催化剂及其制备方法。

背景技术

生物质能源是一种理想的可再生能源。由C、H、O、N、S等元素组成，是来自空气中的CO₂、水和太阳光通过光合作用反应的产物。生物质能分布广泛，在其生长过程中，通过光合作用吸收CO₂；在其作为能源利用中，排放的CO₂又有效地通过光合作用而被生物质吸收，使整个能源利用系统的CO₂净排放为零，从而有效地防止了CO₂的释放对环境的危害。而且其硫、氮含量低(S：0.1-1.5％，N：0.5-3％)，灰分低(0.1-3％)，因而越来越受到世界各国的关注。

人类开发、利用生物质能的途径主要有生物化学法和热化学法。常用的热化学方法有：直接燃烧、液化、炭化、气化)和热解。一般来说，所有种类的生物质都可以通过热化学转化，含湿量低的草本植物和木本植物最适合于热化学转化。生物质能转化技术在过去的20年中取得了相当大的进展，人们进行了大量的将生物质通过热化学转化成液体、固体和气态物质的研究。其中，将生物质气化为主要成分是CO和H₂的燃气，是生物质能热化学转化利用的主要途径。

在生物质气化过程中，由于气化温度较低，致使气化过程中产生的燃气焦油含量大，且其成分非常复杂。可分析出来的组分有200多种，主要组分不少于20种。其所含能量占可燃气能量的5-15％。在低温下难以与可燃气一道被燃烧利用，故而大部分焦油的能量被白白浪费。由于焦油在低温下凝结成液体，容易和水、焦炭颗粒粘结在一起，堵塞输气管道、阀门等下游设施；加之其难以完全燃烧，产生的炭黑对内燃机、燃气轮机等燃气设备损害相当严重。故而在生物质气化进行电力和热能生产过程中，如何有效除去生物质气化过程中产生的焦油是提高生物质气化效率关键所在。

以目前的焦油去除技术来看，生物质气化燃气中焦油的处理方法分为湿法、干法及裂解等三种。水洗除焦法存在能量浪费和二次污染现象，净化效果只能勉强达到内燃机的要求。干法采用过滤技术净化燃气，使可燃气穿过吸附材料，或者使可燃气穿过装有滤纸或陶瓷芯的过滤器，把可燃气中的焦油过滤出来，常采用多级过滤的净化方法。但实际过程中，其净化效果并不好，焦油沉积严重且粘附焦油的滤料难以处理，几乎没有作为单独的净化装置使用。裂解法分为热裂解法和催化裂解法两种。热裂解法在1100℃以上才能得到较高的转换效率，但实际应用中实现较困难。若在气化过程中加入裂解催化剂，即使在750-900℃温度下，也能将绝大部分焦油裂解成小分子的碳氢化合物。催化裂解法可将焦油转化为可燃气，既提高系统能源利用率，又彻底减少二次污染。在大、中型气化炉中已得到应用。

在焦油的催化裂解中，关键的是催化剂的选用问题。目前国内外研究的生物质气化催化剂主要有：天然矿石类(白云石、石灰石、橄榄石等)、碱金属类以及镍基催化剂。最近的文献报道了一种稀土元素(Rh/Ce)作为活性组分的焦油裂解催化剂(Rh/CeO₂/SiO₂)，实验研究发现在CeO₂的含量达到一个最佳值时，其催化效率最高可达99％。但是由于保密的原因，研究者并没有给出具体的组分配比。

利用催化裂解方法降低生物质气化过程中焦油含量是一种提高生物质气化效率的一种有效方法。但是由于受催化剂催化效率，应用工艺和成本的限制，使得焦油裂解催化剂在实际的生物质气化应用中处于停滞状态。目前来看，我国在生物质气化过程焦油裂解催化剂发明专利并不多见。仅只一项发明专利(200610122580.7)。该发明专利公开了一种整体式生物质气化焦油裂解催化剂的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质气化焦油裂解催化剂及其制备方法，催化剂具有更加明显的抗积炭性与热稳定性。

实现本发明目的之一的技术方案：生物质气化焦油裂解催化剂，它是由下列重量百分含量物质组成：活性组分NiO的含量在10-30％；助剂La₂O₃含量在3-8％；助剂CeO₂含量在2-6％，助剂MgO在1-3％，余量为γ-Al₂O₃，上述物质的重量和为百分之百。