本发明专利技术属于能源化工技术领域，特别涉及一种镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂及其制备与应用方法。本发明专利技术催化剂以廉价的褐煤为载体，本发明专利技术催化剂组成及质量百分数为：Ni为23%～25%，C为64.26%～66.26%，O为6.06%，杂质元素为6%。本发明专利技术催化剂采用离子交换法与浸渍法协同制备。本发明专利技术催化剂具有良好的活性和经济性。褐煤不仅廉价而且比表面积大，经氢氧化钠洗后褐煤自身的微孔变为介孔和大孔更容易通过焦油的大分子化合物，同时褐煤也形成了很多新的通孔。在焦油催化重整过程中就具有了更多的有效孔道，重整生物质焦油效率更高，催化剂积炭量与催化剂载体碳的碳消耗量可形成动态平衡，延长催化剂使用寿命，使催化剂不易失活。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于能源化工
，特别涉及一种。本专利技术催化剂以廉价的褐煤为载体，本专利技术催化剂组成及质量百分数为：Ni为23%～25%，C为64.26%～66.26%，O为6.06%，杂质元素为6%。本专利技术催化剂采用离子交换法与浸渍法协同制备。本专利技术催化剂具有良好的活性和经济性。褐煤不仅廉价而且比表面积大，经氢氧化钠洗后褐煤自身的微孔变为介孔和大孔更容易通过焦油的大分子化合物，同时褐煤也形成了很多新的通孔。在焦油催化重整过程中就具有了更多的有效孔道，重整生物质焦油效率更高，催化剂积炭量与催化剂载体碳的碳消耗量可形成动态平衡，延长催化剂使用寿命，使催化剂不易失活。【专利说明】
本专利技术属于能源化工
，特别涉及一种。
技术介绍
随着化石能源的日益枯竭和全球环境恶化，生物质作为在固、液、气三方面均可代替化石能源的可再生能源越来越受到人们的广泛关注。其中，生物质气化技术因为技术路线相对简单，可产生高品位能源如氢气、一氧化碳等，而且相关的研究开展得较早较充分。然而，在气化过程中，一直存在一个瓶颈，就是气化过程中不可避免的伴随着焦油的产生。焦油因在低温下冷凝、聚集而导致设备腐蚀、堵塞和能量的损失，如何高效去除焦油、净化产生的气体成为生物质气化技术中受到广泛关注的焦点问题。在众多的焦油去除技术中，以水蒸气催化重整最为有效。相关催化剂如白云石、碱金属和镍基催化剂等已得到广泛研究。现有三氧化二铝载镍催化剂有很好的催化剂效果，并且很多机构研究，但其制造成本较高，难以大规模应用于工业生产。到目前为止，我国在生物质气化过程焦油裂解重整催化剂专利技术专利并不多见。其中一种整体式生物质气化焦油裂解催化剂的制备方法(200610122580.7)和生物质气化焦油裂解催化剂及其制备方法(200910272415.3)，他们虽然从催化剂的制备方法入手讨论如何制备出高效的镍基催化剂，但对催化剂本身真正的活性组分及其焦油催化裂解机理还缺乏足够的认识，而且催化剂原料成本较高(分析纯三氧化二铝的价格为100元/千克)，很难实现商业运营。本专利技术选用廉价的褐煤(褐煤的港口价为300?350元/吨)作为焦油重整催化剂的载体，经过大量的实验研究及其对焦油重整催化剂XRD与SEM的表征分析，发现了焦油重整催化剂载体的活化方法，以及以褐煤为载体的镍基催化剂制备方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于:弥补现有技术中不足之处，通过一定浓度的NaOH改性增加催化剂有效孔道数量，提供一种。一种镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂，所述催化剂以褐煤为载体，所述催化剂组成及质量百分数如下:Ni 为 23% ?25%，C 为 64.26% ?66.26%, O 为 6.06%,杂质元素为 6%。一种镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的制备方法，其具体步骤如下:(I)金属盐溶液配制:将分析纯的镍盐用纯水溶解制成水溶液,其中溶解每克镍盐用纯水20mL?40mL ;添加少量的碳酸铵将溶液pH值调节至6?7，并搅拌震荡，使在添加碳酸铵的过程中溶液局部产生的络合物或者沉淀物消溶；(2)褐煤载体的制备:将褐煤浸于氢氧化钠水溶液中，并煮沸0.5?I小时，将褐煤捞出用纯净水冲洗至中性，最后将褐煤进行氧化干燥；(3)离子交换与浸溃协同:将经过步骤(2)处理的褐煤载体加入步骤(I)所配置的水溶液中，所述褐煤载体与镍盐的质量比为(I:1)?(2:1)，常温搅拌12小时以上；(4)过滤干燥:将步骤(3)所得浸溃有褐煤的溶液，静止I?2小时后过滤，将所得滤洛干燥除去水分；(5)催化剂成型:将步骤(4)干燥后的滤渣，在氮气的环境下从室温加热到300°C，并保持I?2小时，使催化剂表面晶型稳定，继续从300°C加热到600°C，并保持30min，脱掉褐煤载体中的挥发成分，增加催化剂比表面积，成型后即得镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂。步骤(I)中所述镍盐为六水硝酸镍。步骤(2)中所述氢氧化钠的水溶液中，氢氧化钠的浓度为lg/100ml?5g/100ml。步骤(2)中所述氧化干燥的干燥方法为将褐煤放于120°C鼓风干燥箱内氧化干燥24小时。步骤(4)中所述干燥的干燥温度为90°C?110°C。步骤(5)中所述从室温加热到300°C的升温速率为10°C /min。步骤(5)中所述从300°C加热到600°C的升温速率为10°C /min。一种镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的应用方法，所述镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂用于中温反应，其反应温度为550°C?700°C。所述褐煤中含有的0&、？6 31、似、11等杂质元素为天然助剂。本专利技术的有益效果是:1、本专利技术催化剂的载体选择褐煤，它具有价格低廉、比表面积高和活性好的性能。在催化剂中，为活性组分提供大的负载表面，并能防止活性成分的烧结，使催化剂的稳定性得到保证；2、在水蒸气重整焦油过程中，焦油在重整过程中会产生积碳，水蒸气会和褐煤载体中的碳和催化剂表面产生的积碳反应，使催化剂达到碳的动态平衡，既抗积碳又平衡了载体的消耗，延长催化剂的使用寿命；3、褐煤载体经过氢氧化钠的洗涤，多数小孔形成介孔，未通孔道变成通孔，有助于焦油的大分子有机化合物通过；4、褐煤载体中含有大量的腐殖酸，腐殖酸是很好的离子交换原料，可增加镍的负载量，同时也能从低浓度的镍溶液中获得高负载量的催化剂。本专利技术催化剂通过一定浓度的NaOH对褐煤进行煮沸氧化处理，使褐煤被氧化形成很多新的活性基团，大大提高了原有褐煤的离子交换能力，提高了催化剂的负载量；5、通过溶液pH的调节和对载体的改性，催化剂负载镍的能力明显曾强，催化重整过程中焦油转化率高，总产气量大，氢气所占比例高；6、褐煤作为天然矿石的一种，内含多种具有催化作用的元素(Ca、Fe、Al、Na、Ti等)均是生物气化裂解焦油催化剂的主要助剂，因此可提高镍基催化剂的催化效果，并且使用褐煤作为载体，相比其他添加助剂的生物质焦油裂解催化剂，不仅简化了工序，降低了制备时对环境的污染，而且节约了成本；7、在金属盐溶液配制过程中加入碳酸铵用于调节pH值，使溶液pH值升高，因褐煤载体含有大量的腐殖酸，其上的活性基团(羟基、羧基)具有离子交换的特性，PH升高会促进离子交换的正向进行；8、较已有生物质焦油裂解催化剂，本专利技术因以褐煤为载体，碳具有还原性并与镍形成镍碳键，烧制催化剂后负载的镍不会被空气氧化，在使用前无需氢气活化，并且催化剂的制备方法简单，制备成本低廉；9、褐煤与其它煤种相比，含碳量低、灰份高不适合燃烧，但实际情况是大量的褐煤被以烧掉的形式浪费，为合理高效利用褐煤、对子孙后代负责、本催化剂提出了一种高效利用褐煤的方法。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术实施例1中制备的镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的SEM图；图2为本专利技术实施例1中制备的镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的EDX图；图3为本专利技术实施例2中制备的镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的SEM图；图4为本专利技术实施例2中制备的镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的EDX图；图5为本专利技术实施例1中制备的镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂的XRD图。【具体实施方式】本专利技术提供了一种，下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术做进一步说明。实施例1将5g分析纯的六水硝酸镍，加入20本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种镍基生物质焦油水蒸气重整催化剂，其特征在于：所述催化剂以褐煤为载体，所述催化剂组成及质量百分数如下：Ni为23%～25%，C为64.26%～66.26%，O为6.06%，杂质元素为6%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：肖显斌，刘吉，王晓明，陈旭娇，陆强，覃吴，董长青，李文艳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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