[发明专利]生物质气化焦油催化裂解负载型分子筛催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于催化剂的，尤其涉及一种生物质气化焦油催化裂解转化为高热值可燃气的金属负载型分子筛催化剂

背景技术

能源作为人类社会生活和发展进步的物质基础，一直备受关注和重视。上个世纪，人类能源的供应主要依赖于有限的化石能源，如：原油、煤炭、天然气。据国际能源机构的统计预测，地球上的煤炭供人类社会开采的年限有220年左右，而原油和天然气仅可供人类开采利用四五十年。所以传统能源的开采和使用已难以维持后续社会的发展需求，能源问题将成为人类面向未来的一个复杂的、多维度的、相互耦合的严峻挑战。而合理利用生物质能是解决这一问题的有效途径。但焦油作为不可避免的副产物，已经成为制约生物质气化技术发展的瓶颈。焦油的催化裂解，不仅可以有效的去除焦油，还可以充分利用焦油的能量，将有害的焦油转化为可供利用的可燃气。

目前，对焦油催化转化的研究主要集中在催化剂的选取和制备上，选择合适的催化剂不仅可以提高焦油的转化率，还可以获得更多的可燃气成分。目前焦油催化裂解中常用的催化剂有两类：非金属类催化剂和以镍基催化剂为代表的金属类催化剂。HZSM-5催化剂具有催化温度相对较低，低Si/Al比的HZSM-5有利于提高烯烃产率的特点，因此，可以利用该分子筛催化剂在较低温度下焦油催化裂解制备可燃气。单一的催化剂催化裂解焦油的效果不是很理想，因此需制备出活性组分与助剂叠加的复合负载型催化剂，充分发挥每种活性物质的作用。

目前，生物质气化焦油催化裂解研究中，开发高效耐用的催化剂势在必行。

发明内容

本发明目的，是在现有技术的基础上，以HZSM-5作为载体，负载适量的活性组分Ni和助剂MgO，在提高焦油转化率的同时，通过碱性助剂和不同Si/Al比的调配来降低催化剂的积碳，延缓催化剂失活，提供一种高效制备生物质气化焦油催化裂解金属负载型分子筛催化剂的方法。该催化剂具有低温催化效率高、催化剂积碳率低的特点，可以有效的提高可燃气的热值。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种生物质气化焦油催化裂解金属负载型分子筛催化剂的制备方法，具有如下步骤：

(1)催化剂的筛分：用粉碎机将条状的HZSM-5粉碎，然后筛分出2.67～5.33mm的颗粒；

(2)催化剂预处理：将步骤(1)2.67～5.33mm颗粒的HZSM-5放入恒温干燥箱中，于100℃条件下加热5h，以打通孔道备用；

(3)检测催化剂的饱和吸水率：将蒸馏水放入烧杯中，再将干燥的催化剂逐渐浸渍在蒸馏水中，并不断震动烧杯排除蒸馏水中的气泡，该过程不得搅拌，再将催化剂过滤出并用滤纸将催化剂表面物理吸附的水膜吸去；然后进行称重、计算催化剂的饱和吸水率；

(4)分步等体积浸渍法浸渍活性组分：

将Mg(NO₃)₂·6H₂O溶解在蒸馏水中，配置浓度为0.55～0.60mol/L的Mg(NO₃)₂溶液；将步骤(3)的催化剂慢慢倒入其中，该过程不得搅拌；然后在室温下静置12h，再放入恒温干燥箱中于80℃蒸干，110℃过夜；最后放入马弗炉中，于550℃下焙烧4h，取出之后备用；

再将Ni(NO₃)₂·6H₂O溶解在蒸馏水中，配置浓度为1.15～1.20mol/L的Ni(NO₃)₂溶液，将上述负载MgO的催化剂慢慢倒入其中，该过程同样不得搅拌；然后在室温下静置12h，再放入恒温干燥箱中于80℃蒸干，110℃过夜；最后放入马弗炉中，于550℃下焙烧4h，取出之后备用；

最后将负载MgO和NiO的催化剂置于马弗炉中程序升温至800℃，焙烧10h后取出备用；

(5)在反应前对步骤(4)的催化剂进行原位还原，得到Ni和MgO负载量分别为6wt％和2wt％的Ni-MgO/HZSM-5金属负载型分子筛催化剂。

所述步骤(1)的HZSM-5的Si/Al比为25～360。

所述步骤(4)得到Ni和MgO负载量分别为6wt％和2wt％的Ni-MgO/HZSM-5金属负载型分子筛催化剂。

本发明以生物质气化焦油为原料，采用固定床装置对催化剂进行评价。相对于现有的催化剂，其有益效果如下：

1、本发明制备的催化剂明显提高了气体产物的热值；

2、本发明制备的催化剂可明显降低反应温度，能耗小；