[发明专利]一种二元金属气化灰渣基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物质固废利用领域，具体涉及一种二元金属气化灰渣基催化剂及其制备方法和应用。本发明以气化灰渣为载体，气化灰渣中的碱金属及碱土金属具有较高的催化活性，提高了气化灰渣在中低温下对焦油的催化裂解能力；本发明引入活性组分镍并采用不同助剂改性，改善了单一活性组分在催化过程中易失活的问题，具有实现气化产物全组分利用的潜力。本发明制备的二元金属气化灰渣基催化剂可以高效催化焦油裂解，循环利用稳定性高，同时气化灰渣来源广泛，实现了气化灰渣的资源化利用，达到了以废治废的目的。本发明提供的制备方法步骤简单，成本低廉，具有大规模工业化生产的前景。

技术领域

本发明属于生物质固废利用领域，具体涉及一种二元金属气化灰渣基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

生物质气化是指固体生物质转化为甲烷和氢气等可燃气体，是生物质能应用中最有效和最有价值的技术和应用方式。但是，在生物质气化过程中会产生副产物焦油，焦油不仅会降低产气品质，还会堵塞管道，危害生态环境。

在各种焦油处理方法中，催化裂解法因适用条件广且经济性较高而备受关注，常用的催化剂主要有镍基催化剂、碱金属类催化剂以及天然矿石类催化剂，其中镍基催化剂和碱金属类催化剂成本相对较低，并且催化效果好，备受研究人员关注。

除焦油外，生物质气化还会产生大量废弃物——气化灰渣。目前气化灰渣除填埋外主要应用于矿渣砖和路基材料等产品中，只进行了粗放的利用，缺少对气化灰渣的生产资源化利用。

因此，如何降低焦油含量并合理处理气化灰渣，是目前生物质气化技术面对的重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二元金属气化灰渣基催化剂及其制备方法和应用，本发明提供的二元金属气化灰渣基催化剂对焦油具有优异的催化裂解能力，同时实现了气化灰渣的资源化利用，达到了以废治废的目的。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种二元金属气化灰渣基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

将第一金属盐、第二金属盐、无水乙醇、柠檬酸和气化灰渣混合后依次进行干燥和煅烧，得到二元金属气化灰渣基催化剂；

所述混合和煅烧在惰性气氛下进行；

所述第一金属盐包括镍盐；所述第二金属盐包括铁盐或镁盐。

优选的，所述镍盐与铁盐的质量比为1.58～4.74:2.3～6.9；

所述镍盐与镁盐的质量比为1.58～4.74:1.41～4.23；

所述镍盐与无水乙醇的质量比为1:31～40；

所述柠檬酸与无水乙醇的摩尔比为2:3～4；

所述镍盐与气化灰渣的质量比为1.58～4.74:10。

优选的，所述煅烧的温度为700～750℃，时间为2～3h。

优选的，所述干燥为真空干燥，所述真空干燥的温度为55～65℃，压力为-0.1MPa，保温时间为24～36h。

优选的，所述气化灰渣混合前进行预处理，所述预处理的方法为：将气化灰渣研磨后依次进行筛分和干燥。

优选的，所述筛分所得气化灰渣的粒径为180～380微米。

优选的，所述气化灰渣的制备方法包括以下步骤：将农林废弃物在600～700℃水蒸气气氛下进行气化反应，得到气化灰渣。

优选的，所述农林废弃物包括秸秆、稻壳和木屑中的一种或几种。

本发明还提供了上述方案所述的制备方法得到的二元金属气化灰渣基催化剂，包括气化灰渣和负载在气化灰渣上的金属单质和/或金属氧化物。