[发明专利]用于有机质固体热解的巨菌草多孔炭基催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于有机质固体热解的巨菌草多孔炭基催化剂的制备方法，涉及有机质固体热解所需催化剂的制备技术领域。该制备方法包括：以巨菌草作为原料，将其破碎处理后，置于装有去离子水的高温反应釜中炭化，研磨成粉末，得到催化剂前驱体；将催化剂前驱体置于碱溶液中进行超声处理，之后选用去离子水洗涤至中性；溶解一定量的(NHsubgt;4/subgt;)subgt;6/subgt;Mosubgt;7/subgt;Osubgt;4/subgt;·4Hsubgt;2/subgt;O，浸渍到碱处理后的催化剂前驱体上；将硝酸镍和硝酸铁、硝酸锆或硝酸镁中的至少一种进行混合，采用溶胶凝胶法制备得到混合金属粉体；将混合金属粉体加入到中性溶液中，搅拌均匀，经烘干、焙烧成型，即得。本发明催化剂能够提高焦油的品质。

技术领域

本发明涉及有机质固体热解所需催化剂的制备技术领域，具体涉及一种用于有机质固体热解的巨菌草多孔炭基催化剂的制备方法。

背景技术

煤炭通过热解等技术可以转化为煤气、焦油、半焦等高价值产品，能够大大提高煤炭的利用价值。对于煤焦油产品，其中轻质焦油的含量是衡量热解油品质的重要指标。然而，目前煤热解技术产生的焦油中重质组分含量高，这些重质组分伴随煤/半焦粉尘冷凝会形成高粘性的焦油渣，继而造成管道堵塞和设备腐蚀等影响系统稳定运行的问题。

催化裂解法可将重质焦油转化为轻质焦油和燃料气体等，是对煤焦油提质的主流方法。开发和利用高效的催化剂是实现焦油重整为轻质组分的关键。煤焦油具有组成复杂、温度高的特点，焦油蒸汽中含有的水蒸气、H₂S和NH₃等要求其催化剂不仅要耐高温还必须耐酸碱和水蒸气。

目前，国内外已报道的煤焦油提质催化剂主要包括方解石、菱镁矿、白云石、橄榄石、黏土矿等天然基催化剂，以及碱金属、过渡族金属、FCC、木炭和活性氧化铝等人工合成基催化剂。

现有技术有研究报道将巨菌草应用于催化剂载体方面，如CN 109603905 B公开了一种巨菌草多孔炭基固体催化剂及其制备方法，其首先将巨菌草粉末在常压下热解得到预炭化产物；将预炭化产物活化得到活化前驱体，再利用热解绝氧工艺制得巨菌草基多孔炭载体，最后以2,5-二氨基-1,4-苯二磺酸重氮盐作为磺化剂制备巨菌草多孔炭基固体催化剂。通过该方法制备得到的催化剂应用于纤维素的水解反应，还原糖产率较高。

若通过对巨菌草进行进一步处理，使其作为载体应用于有机质固体热解中，与现有技术中的载体相比，利用巨菌草具有明显的价格优势。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种有机质固体热解的巨菌草多孔炭基催化剂的制备方法，以巨菌草为原料，通过对其改性处理后，得到催化性能高、抗硫效果好的焦油催化剂，能够提高焦油的品质。

为了实现上述目的，本发明所需克服的技术难题在于：普通热解方法制备的巨菌草基催化剂比表面积和孔径分布对焦油大分子的适用性较差，对焦油大分子的催化裂解能力不足，抗积碳及硫毒害性能差。本发明对巨菌草进行超临界水处理能扩散通道，提高介孔的分布，向催化剂中添加助剂Mo可以提高抗硫能力。

巨菌草无法直接应用于有机固体热解催化剂中，原因在于：巨菌草前驱体催化剂本身裂解能力差，需要对其进行超临界水扩孔处理、金属负载等改性处理后才能达到预期的催化效果。使用普通热解方法制备的催化剂前驱体微孔含量多，不利于焦油大分子的进入。

本发明技术构思在于：采用超临界水处理，可以得到高比表面积和多介孔的催化剂前驱体。因为焦油蒸汽中含有的微量元素S，容易造成催化剂中毒，使催化剂失活，因此本申请通过添加特定的助剂来提高催化剂抗硫能力。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:

一种用于有机质固体热解的巨菌草多孔炭基催化剂的制备方法，包括以下步骤：