[发明专利]一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用

说明书

本发明公开了一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用。一种载氧体，所述的载氧体由NiO和Ca₂Fe₂O₅组成，Ca₂Fe₂O₅为活性基底，NiO负载在Ca₂Fe₂O₅之上。将载氧体粉料与纤维素类固体废弃物粉料以质量比0.5～1.5的比例均匀混合加入反应器，在750℃～850℃温度下，同时加入0～4.8倍质量于纤维素类固体废弃物的水蒸气进行气化反应，结束后，将载氧体粉料于相同温度下在有氧环境下煅烧再生，完成纤维素类固体废弃物的化学链气化过程。本发明提出的载氧体应用于纤维素类固体废弃物的化学链气化，拓宽了纤维素类固体废弃物的资源化利用途径，实现了纤维素类固体废弃物的低能、低污利用。

技术领域：

本发明涉及固体废物综合利用技术领域，具体涉及一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用。

背景技术：

纤维素类固体废弃物是城市固体废弃物的主要来源之一，占城市固体废弃物中的三成以上。纤维素类固体废弃物主要成分为纤维素，含有大量的C、H、O元素和化学能，具有丰富的潜在能源和资源价值。目前针对纤维素类固体废弃物的主要处理方式包括再生、燃烧、填埋、堆肥、热解气化等。由于纤维素类固体废弃物中含有大量挥发分，热解气化效率高，因此采用气化方式处理纤维素类固体废弃物有着能量利用效率高，污染可控，且规模灵活，易于实现多联产资源化利用。但传统气化方式生成焦油较多，且合成气会弥散于来自空气的氮气中，合成气品质较低。采用化学链气化的手段对纤维素类固体废弃物进行化学链气化可以利用载氧体的还原态的催化作用有效原位催化裂解焦油。同时利用化学链气化手段能够避免纤维素类固体废弃物杂质中的N、S等元素生成热力型氮氧化物和硫氧化物，减少污染产生的，有效将纤维素类固体废弃物转化为合成气的同时避免其与氮气混合，提高了合成气品质，实现了对纤维素类固体废弃物进行有效的能源化资源化利用。

目前载氧体多数适用于化学链燃烧，因此对于燃料的氧化较为深度，容易产生较多的CO₂与H₂O。而Ca-Fe氧化物虽然对于CO与H₂的选择性高，但其释氧能力较弱，且对芳香类焦油的裂解活性差，难以适应高挥发分原料。通过新型载氧体的开发和制备能够有效分解焦油，使其适用于纤维素类固体废弃物等高挥发分原料的化学链气化。

发明内容：

为了解决现有技术的不足和问题，本发明提出一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用，本发明利用NiO与Ca₂Fe₂O₅相结合，大幅提高了载氧体原位裂解焦油的能力，同时避免了载氧体对于燃料的过分氧化，提高了燃料化学链气化的能量利用效率。

本发明的一个目的是提供一种载氧体，所述的载氧体由NiO和Ca₂Fe₂O₅组成，Ca₂Fe₂O₅为活性基底，NiO负载在Ca₂Fe₂O₅之上。

优选地，以质量百分数计，所述的载氧体中Ca₂Fe₂O₅的含量为64％～88％，NiO的含量为12％～36％。

本发明的另一个目的是保护上述载氧体的制备方法，包括如下步骤：

(1)将铁盐和钙盐溶于去离子水中，再将柠檬酸、乙二醇溶于上述溶液中，得到溶胶；

(2)将步骤(1)中的溶胶蒸干得到干凝胶，将干凝胶预煅烧、煅烧、研磨得到基底粉料；

(3)将镍盐溶于去离子水中，得到负载液，将步骤(2)中的基底粉料加入负载液中，分散均匀得到混合物；