一种粉煤灰基催化裂解催化剂及其制备方法   0    0

[0001] 本发明属于生物质再利用技术领域，特别涉及一种粉煤灰基催化裂解催化剂及其制备方法。

[0002] 生物质快速催化热解制备高品质生物油技术，可实现化学品和液体燃料的制备，被认为是实现化石能源替代的有效途径之一。但是，生物油存在组分复杂、含氧量高、难分离等缺点，需经催化提质后才可作为替代燃料使用。为了提高生物油产率和目标产物选择性，生物质供氢热解技术应运而生。该技术通过引入氢气或供氢剂，为生物质热解反应体系提供足够的供氢体，稳定自由基碎片，从而获得稳定的热解产物。目前采用的供氢剂主要有四氢萘、小分子醇类、甲酸盐和有机高分子聚合物。氢气和醇类化合物价格昂贵，为生物质提供氢源的经济性较差。此外，氢气在高温高压下操作危险性较大，对设备要求也较高。除了加入一种氢量高的原料，催化剂载体也是重要的影响因素。微孔分子筛(如HZSM‑5)因其规则的孔道结构、良好的水热稳定性、适宜的酸性和理想的择形催化选择性等优点，成为催化快速热裂解制备芳烃理想的催化剂。但是由于微孔分子筛单一的微孔结构导致在反应过程中传质阻力过大，不仅限制了反应速率和活性位的有效利用，还增加了反应过程中的积碳。因此，如何强化生物质催化热裂解反应过程中的传质，减少催化过程中的积碳，提高催化剂活性成为生物质催化热解的关键。

[0003] 本发明的第一个目的在于克服现有技术的不足，提供一种粉煤灰基催化裂解催化剂的制备方法。

[0004] 一种粉煤灰基催化裂解催化剂的制备方法具体是：

[0005] 1)将粉煤灰磁珠过50‑200目筛；

[0006] 2)将过筛后的粉煤灰磁珠、含镁化合物和助剂按一定质量比混合置于等离子体球磨机，在激发电压5‑8kV下球磨0.5‑5h后得到催化剂。

[0007] 所述的含镁化合物包括氢氧化镁、碱式碳酸镁、碳酸镁、氧化镁、氯化镁、硫酸镁中的一种或几种。

[0008] 所述的助剂为聚乙二醇、二甲基甲酰胺、戊醇、均三甲苯中的一种或几种。

[0009] 所述的粉煤灰磁珠、含镁化合物和助剂的质量比为1：0.1‑0.5：0.05‑0.3。

[0010] 本发明的第二个目的是提供一种粉煤灰基催化裂解催化剂，采用上述方法制备得到。

[0011] 所述的催化剂其表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.2‑1.8：1，具有0.4‑25nm孔径的多孔道结构。

[0012] 本发明以大宗固体废物粉煤灰为主要原料，通过高能等离子体球磨机制备铁镁尖晶石类材料作为生物质催化裂解的催化剂。制备的铁镁尖晶石类材料具有0.4‑25nm孔径的多孔道结构，表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.2‑1.8：1，酸碱性适宜，催化反应过程中传质阻力小，生物质大分子可进入催化剂孔道被定向裁剪，因此对于单环芳烃具有很好的选择性，克服了传统沸石分子筛制备工艺复杂、催化性能低等缺点。

[0013] 本发明结合以下实例作进一步的说明，但本发明的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。

[0014] 实施例1：

[0015] 1)将粉煤灰磁珠过50目筛。

[0016] 2)将100g粉煤灰磁珠、10g氧化镁和5g聚乙二醇按质量比1：0.1：0.05混合置于等离子体球磨机，在激发电压5kV下球磨5h后得到催化剂。催化剂表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.2：1，具有0.4‑10nm孔径的多孔道结构。

[0017] 3)称量3g玉米芯和1.5g上述催化剂，然后将混合物料在450℃、氮气氛围下热解。通过气相色谱质谱分析，单环芳烃含量达到71％。

[0018] 实施例2：

[0019] 1)将粉煤灰磁珠过200目筛。

[0020] 2)将100g粉煤灰磁珠、50g氯化镁和30g二甲基甲酰胺按质量比1：0.5：0.3混合置于等离子体球磨机，在激发电压8kV下球磨0.5h后得到催化剂。催化剂表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.8：1，具有10‑25nm孔径的多孔道结构。

[0021] 3)称量4g木屑和2g上述催化剂，然后将混合物料在550℃、氮气氛围下热解。通过气相色谱质谱分析，单环芳烃含量达到75％。

[0022] 实施例3：

[0023] 1)将粉煤灰磁珠过100目筛。

[0024] 2)将100g粉煤灰磁珠、20g氢氧化镁和10g戊醇按质量比1：0.2：0.1混合置于等离子体球磨机，在激发电压6kV下球磨4h后得到催化剂。催化剂表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.5：1，具有0.8‑20nm孔径的多孔道结构。

[0025] 3)称量5g稻壳和2.5g上述催化剂，然后将混合物料在550℃、氮气氛围下热解。通过气相色谱质谱分析，单环芳烃含量为70％。

[0026] 实施例4：

[0027] 1)将粉煤灰磁珠过150目筛。

[0028] 2)将100g粉煤灰磁珠、20g含镁化合物(即10g氧化镁、10g碳酸镁)和15g均三甲苯按质量比1：0.2：0.15混合置于等离子体球磨机，在激发电压7kV下球磨3h后得到催化剂。催化剂表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.6：1，具有15‑25nm孔径的多孔道结构。

[0029] 3)称量6g麦秸和3g上述催化剂，然后将混合物料在650℃、氮气氛围下热解。通过气相色谱质谱分析，单环芳烃含量为76％。

[0030] 实施例5：

[0031] 1)将粉煤灰磁珠过200目筛。

[0032] 2)将100g粉煤灰磁珠、40g含镁化合物(即20g碱式碳酸镁、20g硫酸镁)和15g聚乙二醇按质量比1：0.4：0.15混合置于等离子体球磨机，在激发电压6kV下球磨4h后得到催化剂。催化剂表面碱性常数Kb和酸性常数Ka之比为1.7：1，具有0.8‑16nm孔径的多孔道结构。

[0033] 3)称量8g麦秸和稻壳与4g上述催化剂，然后将混合物料在500℃、氮气氛围下热解。通过气相色谱质谱分析，单环芳烃含量为79％。

[0034] 上述实施例并非是对于本发明的限制，本发明并非仅限于上述实施例，只要符合本发明要求，均属于本发明的保护范围。