[发明专利]生物质焦基双金属催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种生物质焦基双金属催化剂及其制备方法与应用，该生物质焦基双金属催化剂为以生物质焦为载体，负载有镍铈金属间化合物；可通过浸渍法将镍和铈的金属盐负载于生物质焦上，在氮气气氛下煅烧进行制备。铈的存在改良了催化剂载体的表面性质，形成NiCe～Ni₅Ce富镍金属间化合物体系，能够有效抑制镍的烧结，延长催化剂的活性时间。

技术领域

本发明涉及工业废弃物清洁处理领域，更涉及生物质气化焦油催化转化技术领域，尤其涉及一种生物质焦基双金属催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

生物质资源作为一种可再生能源得到世界各国的重视。加强对生物质资源的利用，具有明显的经济和环境效益。生物质气化技术是开发生物质能源利用的一个重要的方向，气化技术以及后续提质工艺可将生物质转变为高品质的气、液燃料，同时还产生一定量的生物质焦。但是在气化过程中产生的焦油对气化设备以及燃气利用设备都有严重的危害。因此，研究焦油的高效稳定去除工艺是生物质气化技术得以推广的关键。

焦油的炉外催化裂解，被认为是彻底解决焦油问题的关键技术。传统的镍基催化剂，虽然可以裂解焦油并且产生富氢气体，但其很容易因为积碳和烧结而失去活性。并且，金属镍价格较高，大规模工业应用成本高昂。

微波技术的推广应用正得到越来越多的关注。有研究表明，借助特殊的吸波介质，在微波场中可以产生显著的“微波效应”。该效应会对吸热的化学反应过程产生明显的促进作用。但是微波场中极易形成局部过热的“热点效应”，过高的温度虽然会提升焦油裂解效率，但是也会带来催化剂的烧结失活。因此如何巧妙利用微波效应裂解生物质气化焦油，并长期保持催化剂活性，是焦油炉外微波催化裂解工艺中亟待突破的重大技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种生物质焦基双金属催化剂及其制备方法与应用，以期至少部分地解决上述提及的技术问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

作为本发明的第一个方面，提供一种生物质焦基双金属催化剂，其以生物质焦为载体，负载有镍铈金属间化合物。

作为本发明的第二个方面，提供一种生物质焦基双金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：通过浸渍法将镍和铈的金属盐负载于生物质焦上，在氮气气氛下煅烧以形成镍铈金属间化合物。

作为本发明的第三个方面，提供一种焦油的微波催化裂解方法，包括以下步骤：将如上所述的生物焦基双金属催化剂置于微波反应腔内的反应管中形成催化床；将液态焦油预热后随载气通入所述反应管的催化床内，在微波加热条件下进行催化裂解反应。

作为本发明的第四个方面，提供一种焦油的微波催化裂解装置，包括微波反应腔和反应管，其中：微波反应腔，用于提供微波加热；反应管，位于所述微波反应腔内，在所述反应管内放置有如上所述的生物焦基双金属催化剂而形成催化床，用于供预热后的液态焦油随载气通入而进行催化裂解反应。

作为本发明的第五个方面，提供一种如上所述的生物质焦基双金属催化剂在焦油的微波催化裂解中的应用。

基于上述技术方案，本发明具有以下优点：

1、本发明以生物质焦为载体，其BET比表面积可达80m²/g，并且表面含有一定量的碱金属以及碱土金属，对焦油的催化裂解有一定的促进作用；其廉价易得且具有一定的还原属性，使得在后续的金属负载过程中，通过对金属负载量和微波煅烧过程的精确控制，使绝大部分镍和铈以“金属间化合物”的形态存在，无需额外的高温还原步骤即可得到活性更强的镍铈金属间化合物催化剂；相比较于传统的镍基催化剂，在生物质焦负载镍催化剂中，添加一定比例的金属铈，铈的存在改良了催化剂载体的表面性质，利用边缘成核机制，形成NiCe～Ni5Ce富镍金属间化合物体系，有效抑制镍的烧结，延长催化剂的活性时间；