[发明专利]一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法

说明书

技术领域

本发明属于固体废物资源化处理技术，具体涉及一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法。

背景技术

废旧轮胎产量已经成为一个重要的问题，废旧轮胎的堆积占用土地，污染环境，危害人类健康，是很重要的工业废弃物。传统的处理方法如：焚烧、填埋以及翻新等有着一定的缺点，在不同程度上制约着废旧轮胎回收利用的发展。世界各国都相继展开废旧轮胎热解的研究。研究发现，废旧轮胎热解处理不仅消除了废旧轮胎，而且可以回收热解的所有产物-气体、油品和固体残渣，实现了废旧轮胎最大资源化的回收利用。但在传统的废旧轮胎热解过程中，形成了液体油品中粘度比较大，同时形成苯系物含量比较高，不太适合直接用于燃料油品。采用催化热解废旧轮胎，形成的炭黑容易在催化剂表面积碳，不利于系统的正常运行。

生物质能是指通过植物的光合作用将太阳辐射的能量以生物质形式固定下来的能源。主要包括农业废弃物、水生植物、油料植物和城市有机废弃物等。生物质燃料的能量品级较高，含氢丰富，其中可燃部分主要是纤维素、半纤维素，木质素。一般而言，纤维素占生物质重量的40-50％，半纤维素占生物质重量的20-40％，木质素占生物质重量的10-25％。生物质是一种含氧较高的物质，热解过程中形成的液体产物中含环状物质，同时其氧官能团高于废旧轮胎热解形成的液体产物。

生物质与废旧轮胎通过原料的不同配比来改变热解物质的C、H、O比例，进而改变产物的组成，生成立于利用的目标产物。由于生物质和废旧轮胎都属于再生物质，充分利用这类物质对保护环境、节约有限的化石资源具有重要意义。

本发明公开了一种采用废旧轮胎和生物质二段热解联合生产氢气和碳纳米管的方法，采用废旧轮胎和生物质进行混合的方法，原料先经过热解得到热解气体，热解气体再经过催化重整的方法，使产物向高附加值的氢气和碳纳米管转移，该方法具有重要的创新意义。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法，可应用于对废旧轮胎和生物质进行资源化处理获得高附价值的氢气和碳纳米管的产品。

本发明的技术方案：

一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法，步骤如下：

1)将废旧轮胎和生物质破碎后按照一定比例混合，废旧轮胎和生物质的质量比为6-9：1，然后隔绝空气在450-650℃下进行热解；

2)将上述热解产生的热解气体中加入水蒸汽，在800-900℃温度下进行催化重整，水蒸汽用量为废旧轮胎和生物质总质量的10-25％，采用的催化剂由Al₂O₃载体、NiO主催化剂和MgO助催化剂混合组成，催化剂中各组分的质量百分比如下：NiO主催化剂为10-15％、MgO助催化剂为0-8％、Al₂O₃载体为余量，得到氢气和碳纳米管的产物质量分别占原料总量的5-15％和20-40％。

本发明的优点是：本发明采用废旧轮胎和生物质进行混合的方法，原料先经过热解得到热解气体，热解气体再经过催化重整的方法，使产物向高附加值的氢气和碳纳米管转移，具有重要的创新意义。

具体实施方式

实施例1：

一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法，步骤如下：

1)将废旧轮胎和生物质破碎后混合，废旧轮胎和生物质的质量比为6：1，然后隔绝空气在650℃下进行热解；

2)将上述热解产生的热解气体中加入水蒸汽，在900℃温度下进行催化重整，水蒸汽用量为废旧轮胎和生物质总质量的25％，采用的催化剂由Al₂O₃载体和NiO主催化剂混合组成，催化剂中各组分的质量百分比如下：NiO主催化剂为10％、Al₂O₃载体为90％，得到氢气和碳纳米管的产物质量分别占原料总量的15％和20％。

实施例2：

一种用废旧轮胎和生物质热解生产氢气和碳纳米管的方法，步骤如下：

1)将废旧轮胎和生物质破碎后混合，废旧轮胎和生物质的质量比为9：1，然后隔绝空气在450℃下进行热解；