[发明专利]一种基于NTP作用下的微燃烧迅速再生失活催化剂的装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于NTP作用下的微燃烧迅速再生失活催化剂的装置及方法，属于新能源研究领域，包括微燃烧发生器，将完全失活的催化剂颗粒置于微燃烧发生器中的催化剂还原单元中，将氧通入装置中，开启电压控制装置，对复合高压电极的正负电极逐步加以电压；前期，电压较小时，击穿及击松催化剂表层结焦物质外壳；中期，当电压达到一定阈值时，在催化剂表层发生微燃烧反应；后期，催化剂外部结焦层在微燃烧的作用下去除，电压达到顶点时，维持该电压，产生NTP活性气体，深入前期已经击松的催化剂内部结焦物质，进行彻底的再生反应，对失活催化剂内部结焦物质进行高效去除，完成失活催化剂的再生。

技术领域

本发明属于新能源研究领域，具体来说，涉及一种基于NTP作用下的微燃烧迅速再生失活催化剂的装置及方法。

背景技术

随着世界经济的持续发展，大量化石能源被不断消耗，导致了能源的日益枯竭以及环境污染的日趋严重。丰富的生物质资源在能量利用过程中具有CO2净排放为零，SO2、NOX排放量少的优点。生物质热解获得生物油的技术自上世纪80年代提出以来，得到迅速发展。然而，由于生物原油与碳氢燃料的物理化学性质差别很大，它的高含水量、高含氧量、高黏度、低热值等性质大大阻碍了其燃料的广泛使用，因此必须对其进行改性精制，以提高生物油的品质。目前，精制改性方法主要有催化裂解、催化加氢、催化酯化和添加溶剂等方法，其中，催化裂解精制方法是中温、常压和在催化剂作用下，通过催化裂解反应将生物原油中的大分子含氧组分裂解成小分子烃类的精制方法。裂解反应安全性高，反应条件温和，受到国内外学者的广泛关注。

传统沸石分子筛HZSM-5表现出较好的催化裂解性能。然而，催化剂在使用过程中不可避免会结焦失活，为了降低生物油制备成本，必须对结焦失活的催化剂进行再生。因此，如何实现催化剂高效快速再生成为一个亟待解决的研究课题。

郭晓亚等提出了一种采用空气高温焙烧的方式再生HZSM-5催化剂的方法，该方法的主要缺点为：将结焦催化剂在空气气氛中于600℃灼烧12h，再生温度较高，再生耗时较长，且再生后的催化性能显著降低，长时间高温焙烧会造成催化剂部分永久性失活；Vitolo等同样提出采用高温焙烧再生HZSM-5催化剂的方法，该方法的主要缺点为：500℃的焙烧温度不足以除去HZSM-5表面的所有焦炭，高于500℃的焙烧温度虽能有效除去焦炭，但易造成催化剂表面酸性位点失活，并且催化活性随再生次数的增加而明显降低。

有学者提出了一种新的基于NTP技术的生物油裂解催化剂再生装置及再生方法。该方法主要解决了高温焙烧下催化剂表面酸性位点失活的缺点，但是没有得到完全恢复。该方法的主要缺点为：使用NTP再生催化剂时，需要通入大量的NTP活性气体。催化剂微孔孔径很小，活性气体难以深入催化剂内部。相比于高温焙烧法，再生时长缩小，但是未能到达理想的短时有效再生。而且存在臭氧的利用率不高，再生时间长等缺点。

因此，克服现有的生物油裂解催化剂再生方法中存在的不足，就成为本发明需要解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有生物油裂解催化剂再生技术中存在的不足，本发明提供了一种基于NTP作用下的微燃烧迅速再生失活催化剂的装置。本发明可以在短时间之内完成对失活催化剂的再生，并且可以进一步提高再生效率以及再生的深入程度，有效延长催化剂的使用寿命和提高催化剂的性能，降低再生时间，提高臭氧的利用效率。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于NTP作用下的微燃烧迅速再生失活催化剂的装置，包括控制模块、智能脉冲仪、调压器、配气机构、微燃烧发生器、气体分析仪、水冷装置和风冷装置；