[发明专利]用于生物焦油裂解催化剂载体、催化剂及制法

说明书

本发明公开了一种用于生物焦油裂解催化剂载体、催化剂及制法，所述用于生物焦油裂解催化剂载体以碳化硅‑氮化硅复合材料为基体，且在所述基体上分布有氧化硅，所述制备方法首先制备碳化硅‑氮化硅复合材料；然后与含氧气体接触进行处理，降温后得到载体中间体A；再与碱性溶液或氢氟酸溶液混合处理，然后经洗涤、低温热处理、高温热处理后得到生物焦油裂解催化剂载体。还提供一种采用上述载体的催化剂。所述用于生物焦油裂解催化剂耐磨性好、活性高、微波吸收率高，耐热冲击性能好、高温下耐水性能强，且制备方法简单、成本低、抗烧结、抗积碳、可长期循环使用。

技术领域

本发明属于生物质能源处理技术领域，特别是涉及一种用于生物质催化热解制备油气产品并实现焦油转化的催化材料及其制备方法。

背景技术

生物焦油成分复杂，含有多种不稳定化合物，并携带有固体颗粒和水，导致其具有易聚合、黏附性大、性质不稳定、污染高、难利用的特点，其引发的一系列问题成为限制生物质气化技术发展和工业化的主要障碍之一。

目前对生物质焦油的去除方法种类很多，优缺点各异，其中催化裂解法是一种非常具有发展潜力的焦油脱除方法。生物焦油裂解反应的温度多在600-1000℃，同时空速高、工况复杂，是一系列相互作用的反应集合。同时在工艺上，生物焦油裂解催化剂可能被应用于固定床、移动床、流化床等多种形式，甚至与生物质直接混合热解气化。这些因素都对催化剂在高温下的耐磨性、稳定性、抗腐蚀性等性能提出了比较高的要求。

碳化硅和氮化硅作为新型载体材料，均具有优良的耐高温性、高温机械强度和导热性能，同时氮化硅作为碱性载体有助于提高催化剂的抗积炭能力和催化裂解焦油能力。而碳化硅复合氮化硅材料通过碳化硅颗粒对氮化硅的强化和增韧作用，进一步提高了氮化硅的高温性能和碳化硅的断裂韧性，其抗蠕变性、耐热震性、高温耐腐蚀性高于单相碳化硅和氮化硅，但是碳化硅复合氮化硅材料作为载体应用的报道比较少见。

CN106732704A公开了一种以改性白云石作为载体的焦油裂解催化剂的方法，该发明所述催化剂活性金属为Ni，载体制备方法为：选取天然白云石，粉碎，于空气气氛中锻烧，然后将锻烧后的白云石粉末与Fe₂O₃和MnO₂粉末混合，并锻烧。CN106824206A公开了一种钙铝石负载钙铁化合物的生物质焦油催化剂，催化剂以钙铝石作为载体，同时负载钙和铁的化合物。前者催化剂在耐磨损性能、高温耐水性能、高温化学稳定性存在一定的不足，后者催化剂虽然有一定的耐磨损和循环使用性能，但是没有对焦油脱除效果进行描述，两者的寿命较短，更难以在移动床、流化床等高磨损场合长期稳定使用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种用于生物焦油裂解催化剂载体、催化剂及其制备方法。所述用于生物焦油裂解催化剂耐磨性好、活性高、微波吸收率高，耐热冲击性能好、高温下耐水性能强，且制备方法简单、成本低、抗烧结、抗积碳、可长期循环使用。

本发明第一方面提供一种用于生物焦油裂解催化剂载体，所述用于生物焦油裂解催化剂载体以碳化硅-氮化硅复合材料为基体，且在所述基体上分布有氧化硅，以载体重量计，氮化硅含量为5-70%，优选含量为20-40%；氧化硅含量为0.001-2%。

本发明第二方面提供一种用于生物焦油裂解催化剂载体的制备方法，包括如下内容：

（1）制备碳化硅-氮化硅复合材料；

（2）将步骤（1）得到的碳化硅-氮化硅复合材料与含氧气体接触进行处理，降温后得到载体中间体A；

（3）将步骤（2）得到的载体中间体A与碱性溶液或氢氟酸溶液混合处理，然后经洗涤、低温热处理、高温热处理后得到生物焦油裂解催化剂载体。

上述用于生物焦油裂解催化剂载体的制备方法中，步骤（1）中所述碳化硅-氮化硅复合材料的制备方法如下：