[发明专利]生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂制备的技术问题，具体涉及一种生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂及其制备方法。一种生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂，包括活性组分和载体，所述生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂以碳化木为整体式催化剂载体，以镍基水滑石衍生物为活性组分，所述镍基水滑石衍生物占催化剂总质量的0.5～2.5％；该催化剂中还含有金属助催化剂铁或铈中的一种或两种，该催化剂中，Ni与(Fe+Ce)的摩尔比为1～3：1。本发明所述的制备方法以尿素为碱源，以金属硝酸盐为Ni、Fe和Ce的前驱物，制备方法具有操作简便，过程重复性好等特点。

技术领域

本发明属于催化剂制备的技术问题，具体涉及一种生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂及其制备方法。

背景技术

目前，煤、石油、天然气依然是全球能源的主要来源。然而大量使用传统化石燃料不仅带来了日益严重的环境污染（如温室气体二氧化碳的大量排放），严重制约着经济社会的可持续发展，而且煤、石油、天然气的储备量正在逐渐减少，因此，开发新能源被寄予厚望。新能源既是调整能源结构的关键，也是为应对气候变化而进行节能减排的现实需要。在众多可再生能源中，生物质能由于其资源量大，分布广，可再生，被认为是未来化石燃料的主要潜在替代品。生物质气化被认为是一种很有前途的技术，生物质可在高温及缺氧条件下，热解产生富含H₂和CO的可燃气。

然而，生物质气化过程中会产生大量的焦油，包括各种芳香族化合物，其中甲苯是主要成分，其次是萘和其他芳香族化合物。焦油的存在主要引起以下缺点：(1) 造成能量浪费，降低生物质的气化效率。生物质气化过程中焦油产物的能量一般占生物质总能量的5~15%，如果不能将此部分焦油转化为高附加值产物，会大大降低生物质的气化效率。(2) 焦油会堵塞、腐蚀气化设备。当气化气温度降低时，形成的焦油雾会腐蚀气化设备；焦油与水、焦炭、灰尘等结合形成的黏稠液体会附着于气化设备的管道上，造成管道堵塞。(3) 焦油会危害燃气设备。在大于200 ℃时，气态焦油可与气化气完全混合，在小于200℃时，焦油为细小的液滴，燃烧时产生的炭黑等颗粒会严重损害气化气燃烧设备(如燃气轮机、内燃机等)。(4) 焦油中的有毒有害物质会对环境造成污染，且危害人体健康。因此，如何有效地去除焦油对于发展生物质气化技术是十分重要的。

水蒸气催化重整技术是目前较为有效的去除焦油的方法，这种方法可在较低温度下将焦油转化为H₂含量丰富的合成气。由于镍基催化剂成本较低，并且其催化效率较高，镍基催化剂是目前较为常用的催化生物质焦油水蒸气重整催化剂。然而，在高温下金属镍极易团聚，并且在金属镍表面极易形成积碳，从而使镍基催化剂快速失活。多孔载体可以增加镍基催化剂的比表面积，改善镍金属颗粒的分散性，从而提高镍基催化剂的性能。目前，比较常用的多孔载体有陶瓷材料和天然矿物质等，但这些载体通常呈颗粒状 (如球体、圆柱体或其他几何图形)，并且具有较高的弯曲度和复杂的孔道结构，会导致较高的气体流动阻力，影响反应物与活性位点 (金属镍) 的接触。因此，开发经济高效的生物质焦油水蒸气重整催化剂对于生物质能的高效利用具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供一种生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂，该催化剂在使用中可以防止积碳的形成以及镍金属的团聚，具有较高的催化活性和稳定性。

本发明还提供一种所述生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂的制备方法，该方法简单，易于重复。

为解决上述问题，本发明采用了以下技术方案：

一种生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂，包括活性组分和载体，所述生物质焦油水蒸气重整整体式催化剂以碳化木为整体式催化剂载体，以镍基水滑石衍生物为活性组分，所述镍基水滑石衍生物占催化剂总质量的0.5～2.5％；

该催化剂中还含有金属助催化剂铁或铈中的一种或两种，

该催化剂中，Ni与 (Fe+Ce)的摩尔比为1～3：1。

所述催化剂制备时的煅烧温度为500～900 ℃。