[发明专利]微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用

说明书

一种微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用，属于氢气制备方法领域。在微波催化重整焦油制氢的过程中，将煅烧橄榄石，即作为微波吸收剂，也作为催化剂，即微波照射后的煅烧橄榄石能够提供催化重整焦油制氢内的温度，也可以作为催化重整焦油制氢的催化剂。该吸收剂需要有将强的微波吸收能力，在反应中不易被消耗，对焦油的催化重整效果较好，并且廉价易得，克服了现有微波吸收剂在焦油催化重整过程中容易被消耗或催化活性不强等问题。

技术领域

本发明涉及氢气的制备方法技术领域，具体的涉及微波催化重整焦油制氢的微波吸收剂及其制备方法和应用。

背景技术

能源是人类社会发展的物质基础。当今世界煤、石油和天然气依然是能源和化工原料的主要来源，但随着这些化石能源的日益枯竭，寻求和开发新型能源，特别是对环境污染小的可再生能源，已迫在眉睫。

氢气其本身无毒、无臭，与氧气燃烧时产生纯净的水，对环境无污染。特别是氢燃料电池，其高效性(效率可达80％)带来的良好经济前景和环保优势，它已被普遍认为是一种理想的清洁能源。目前，氢气主要由天然气、轻质烷烃和石脑油水蒸气催化重整制得，煤气化也有部分应用。随着世界化石燃料的日益枯竭，人们已将更多的注意力转向可再生的生物质原料制氢。生物质具有资源丰富、可再生、环境友好的特点，而且可实现净CO₂的零排放。开发利用生物质制氢对建立可持续的能源系统，解决人类所面临的能源危机和环境危机，促进国民经济发展和保护生态环境具有重要的意义。

从广义上讲，生物质能是植物通过光合作用生成的有机物，它的最初来源是太阳能，所以它是太阳能的一种，同时也是可再生的。生物质所蕴藏的能量相当惊人的，根据生物学家估算，地球上每年生长的生物质能总量约1400-1800亿吨(干重)，相当于目前世界总能耗的10倍。我国的生物质能也极为丰富，现在每年的秸秆量约3.5亿吨标准煤，可开发为能源的生物质资源达7亿吨标准煤，而随着农业和林业的发展，特别是随着速生炭薪林的开发推广，我国的生物质资源将越来越多，有非常大的开发和利用的潜力。

生物质气化制氢是普遍认为最具商业前景的生物质制氢技术之一，但气化过程中不可避免的将产生副产物——焦油。它是一种黑褐色粘稠状的液体，其主要化学组成包含两类：一是以苯、甲苯、二甲苯、苯酚、萘、苯乙烯、茚为主的芳香化合物；二是少量的含氧、含氮和含硫的化合物。焦油的存在对整个气化系统造成巨大的危害：(1)降低氢气产率；(2)冷凝后凝聚态的焦油影响系统装置的正常运行；(3)危害人体及环境；(4)阻碍氢气产物的进一步利用。

针对焦油在生物质气化体系中的危害，目前去除焦油的的方法主要有两大类：一是分为湿法和干法的物理净化法，二是分为热裂化和催化裂解的热化学方法。

物理净化法即通过物理手段将焦油去除掉，但无论是干法还是湿法仅将焦油从气相转化为液相或固相，是焦油的相态转化而不是真正将其去除或转化。

热化学除焦油法则是指将焦油在一定的反应条件下发生一系列化学反应，将大分子的焦油转化为小分子的气态产物或其他化合物。这种方法是从根本上将焦油去除或者转化，不仅能够减少焦油含量，回收利用焦油所含的能量，而且从根本上消除了焦油的污染。

热裂解法是指将焦油在很高的温度下直接热解，这个过程可以将大分子的焦油通过断键脱氢、脱烷基等反应转化为小分子的气态化合物及其它产物。但是这种方法所需温度很高，一般要在1000-1200℃下才能取得较好的效果。然而在实际生产应用过程中，这一温度较难达到，而且在经济上也不合理。

催化裂解/重整是在催化剂的作用下将反应温度降至700-900℃就可以获得较好的焦油转化效率。与热裂解相比，催化裂解/重整的反应温度在一些反应器材料的耐受范围之内，并且能耗得到了极大的改善，因此被认为是最有效去除焦油的方法。催化裂解/重整的加热方式有两类：一是传统加热方式，如电加热、烟气加热、热载体传热等；另一种是微波加热。