[发明专利]一种生物质合成气催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种生物质合成气催化剂，其特征在于：以催化剂重量百分含量计，包括如下组分：铁基氧化物8%~45%，生物质半焦33%~90%，焦油1%~33%；铁基氧化物由50wt%~90wt%氧化铁（Fe₂O₃）和10wt%~50wt%活性组分组成，活性组分选自氧化钠、氧化镍、氧化镁、氧化钾、氧化钛、氧化锆、氧化镧、氧化硒或氧化钙中的一种或几种组合。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：以催化剂重量百分含量计，包括如下组分：铁基氧化物20%~40%，生物质半焦40%~60%，焦油10%~20%。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：所述的铁基氧化物采用均匀共沉淀方法制备，具体过程如下：配制铁盐和活性金属盐混合水溶液，然后在搅拌条件下，将过量的尿素溶液通过滴加方式加入到混合水溶液中进行共沉淀反应，反应结束后，将沉淀分离、洗涤、干燥和焙烧，得到铁基氧化物。

4.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述的铁盐为硝酸铁、硫酸铁、氯化铁、磷酸铁、草酸铵铁盐、木素磺酸铁盐、二乙基二硫代氨基甲酸铁盐、妥尔油脂肪酸类的铁盐以及羧酸铁盐中的一种或几种，混合水溶液中铁盐的浓度为0.5~0.8mol/L；所述的活性金属盐选自活性金属硝酸盐或氯化物，混合水溶液中活性金属盐的浓度为0.2~0.6mol/L；所述的尿素水溶液的浓度为2~10mol/L。

5.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述的反应温度为60-90℃，反应时间为2~8小时。

6.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述的干燥条件为：在60~150℃干燥4~12小时；焙烧条件为在800~1000℃焙烧6~20小时。

7.一种权利要求1或2所述的生物质合成气催化剂的制备方法，其特征在于包括如下内容：将焦油、铁基氧化物和生物质半焦混合均匀，然后加入到双螺杆挤出机中，挤出造粒，得到产物。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述的挤出条件如下：挤出温度80~120℃，挤出速度为0.05~0.15mm/s，挤出头长度为6~20mm，挤出直径为0.5~2mm。

9.一种权利要求1或2所述的催化剂在生物质热解气化制合成气中的应用，其特征在于具体过程如下：（1）将生物质和催化剂送入微波移动床反应器进行热解气化，得到热解产物；（2）热解产物经过净化处理得到生物质合成气和少量液体焦油；（3）反应器中残留固体在外部磁场作用下分离回收铁基氧化物，回收的铁基氧化物经高温活化再生，循环使用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述的生物质为任何含有木质纤维素的生物质，原料最大方向尺寸不超过20mm。

11.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述的热解气化温度为600~800℃，反应时间5~10分钟，微波功率密度4×10⁵~8×10⁵W/m³。

12.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述的生物质原料与催化剂的质量比为1：0.1~1：0.5。

13.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：步骤（2）所述净化处理包括旋风分离、多级冷凝和过滤过程。

14.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：步骤（3）中所述的活化再生条件为：再生温度400~600℃，时间4~6小时，在含氧气氛中再生，其中所述的含氧气氛为空气、氧气与氮气的混合物或氧气与惰性气体的混合物中的一种，氧气在气相中的体积分数为5%~50%。