一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用。一种载氧体，所述的载氧体由NiO和Ca2Fe2O5组成，Ca2Fe2O5为活性基底，NiO负载在Ca2Fe2O5之上。将载氧体粉料与纤维素类固体废弃物粉料以质量比0.5～1.5的比例均匀混合加入反应器，在750℃～850℃温度下，同时加入0～4.8倍质量于纤维素类固体废弃物的水蒸气进行气化反应，结束后，将载氧体粉料于相同温度下在有氧环境下煅烧再生，完成纤维素类固体废弃物的化学链气化过程。本发明专利技术提出的载氧体应用于纤维素类固体废弃物的化学链气化，拓宽了纤维素类固体废弃物的资源化利用途径，实现了纤维素类固体废弃物的低能、低污利用。低污利用。低污利用。

【技术实现步骤摘要】
一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用

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[0001]本专利技术涉及固体废物综合利用
，具体涉及一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用。

技术介绍
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[0002]纤维素类固体废弃物是城市固体废弃物的主要来源之一，占城市固体废弃物中的三成以上。纤维素类固体废弃物主要成分为纤维素，含有大量的C、H、O元素和化学能，具有丰富的潜在能源和资源价值。目前针对纤维素类固体废弃物的主要处理方式包括再生、燃烧、填埋、堆肥、热解气化等。由于纤维素类固体废弃物中含有大量挥发分，热解气化效率高，因此采用气化方式处理纤维素类固体废弃物有着能量利用效率高，污染可控，且规模灵活，易于实现多联产资源化利用。但传统气化方式生成焦油较多，且合成气会弥散于来自空气的氮气中，合成气品质较低。采用化学链气化的手段对纤维素类固体废弃物进行化学链气化可以利用载氧体的还原态的催化作用有效原位催化裂解焦油。同时利用化学链气化手段能够避免纤维素类固体废弃物杂质中的N、S等元素生成热力型氮氧化物和硫氧化物，减少污染产生的，有效将纤维素类固体废弃物转化为合成气的同时避免其与氮气混合，提高了合成气品质，实现了对纤维素类固体废弃物进行有效的能源化资源化利用。
[0003]目前载氧体多数适用于化学链燃烧，因此对于燃料的氧化较为深度，容易产生较多的CO2与H2O。而Ca
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Fe氧化物虽然对于CO与H2的选择性高，但其释氧能力较弱，且对芳香类焦油的裂解活性差，难以适应高挥发分原料。通过新型载氧体的开发和制备能够有效分解焦油，使其适用于纤维素类固体废弃物等高挥发分原料的化学链气化。

技术实现思路
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[0004]为了解决现有技术的不足和问题，本专利技术提出一种载氧体及其在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用，本专利技术利用NiO与Ca2Fe2O5相结合，大幅提高了载氧体原位裂解焦油的能力，同时避免了载氧体对于燃料的过分氧化，提高了燃料化学链气化的能量利用效率。
[0005]本专利技术的一个目的是提供一种载氧体，所述的载氧体由NiO和Ca2Fe2O5组成，Ca2Fe2O5为活性基底，NiO负载在Ca2Fe2O5之上。
[0006]优选地，以质量百分数计，所述的载氧体中Ca2Fe2O5的含量为64％～88％，NiO的含量为12％～36％。
[0007]本专利技术的另一个目的是保护上述载氧体的制备方法，包括如下步骤：
[0008](1)将铁盐和钙盐溶于去离子水中，再将柠檬酸、乙二醇溶于上述溶液中，得到溶胶；
[0009](2)将步骤(1)中的溶胶蒸干得到干凝胶，将干凝胶预煅烧、煅烧、研磨得到基底粉料；
[0010](3)将镍盐溶于去离子水中，得到负载液，将步骤(2)中的基底粉料加入负载液中，
分散均匀得到混合物；
[0011](4)将步骤(3)中的混合物蒸干得到混合料，将混合料煅烧、研磨得到所述载氧体粉料。
[0012]优选地，步骤(1)中所述的铁盐和钙盐的摩尔比为1:1，柠檬酸与铁盐的摩尔比为2～2.25:1。所述的铁盐为Fe(NO3)3·
9H2O，钙盐为Ca(NO3)2·
4H2O，镍盐为Ni(NO3)2·
6H2O。
[0013]优选地，步骤(2)中所述的溶胶蒸干的温度为120℃～140℃，预煅烧温度为450℃～550℃，预煅烧时间为1.5～2.5h，煅烧温度为950℃～1050℃，煅烧时间为7.5～8.5h。进一步优选，步骤(2)中所述的溶胶蒸干的温度为130℃，预煅烧温度为500℃，预煅烧时间为2h，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为8h。
[0014]优选地，步骤(4)中所述的混合物蒸干温度为100℃～110℃，煅烧温度为950℃～1050℃，煅烧时间为7.5～8.5h，载氧体粉料的粒度范围为50～200目。进一步优选，步骤(4)中所述的混合物蒸干温度为105℃，煅烧温度为1000℃，煅烧时间为8h。
[0015]优选地，步骤(4)中所述的载氧体粉料中Ca2Fe2O5的含量为64％～88％，NiO的含量为12％～36％。
[0016]本专利技术还保护上述载氧体在纤维素类固体废弃物化学链气化中的应用，包括如下步骤：将纤维素类固体废弃物和所述的载氧体与水蒸气加入反应器中进行气化反应后，通入氧气保持温度不变，实现载氧体再生，完成化学链气化过程。所述的纤维素类固体废弃物为粉料，粒度范围为50～200目。
[0017]本专利技术利用NiO发生还原之后对芳香类焦油有催化裂解效应的特点，以及Ca2Fe2O5氧化碳氢化合物时对CO和H2选择性高的特点，结合纤维素类固体废弃物高挥发分的特点，有效实现了城市固体废弃物的资源化能源化利用。
[0018]优选地，所述的气化反应温度为750℃～950℃，反应时间为10～60min。进一步优选，所述的气化反应温度为850℃～950℃，反应时间为20～50min。
[0019]优选地，所述的载氧体和纤维素类固体废弃物的质量比为1～3:2，所述的水蒸气加入量与纤维素类固体废弃物的质量比为0～4.8。氧气含量占所通入气体含量的20％～100％。
[0020]本专利技术跟现有技术相比具有如下优点：
[0021]1、本专利技术利用NiO与Ca2Fe2O5相结合，大幅提高了载氧体原位裂解焦油的能力，同时避免了载氧体对于燃料的过分氧化，提高了燃料化学链气化的能量利用效率。850℃温度下，纤维素类固体废弃物中的碳高达99％转化为了合成气中的碳，而CO2体积仅占合成气体积的11％。
[0022]2、本专利技术应用于纤维素类固体废弃物的化学链气化，拓宽了纤维素类固体废弃物的资源化利用途径，实现了纤维素类固体废弃物的低能、低污利用。
[0023]3、本专利技术提出的制备方法操作简单，无需投入额外的成本，可进一步推广应用于其它高挥发分原料的资源化、能源化利用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1所制得的载氧体NiO
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Ca2Fe2O5的X射线衍射图。
[0025]图2为本专利技术实施例1所制得的载氧体NiO
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Ca2Fe2O5的X射线光电子能谱。
具体实施方式：
[0026]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除特别说明，本专利技术使用的设备和试剂为本
常规市购产品。下述实施例中纤维素类固体废弃物为某造纸厂生产中产生的干燥废弃纸浆。
[0027]实施例1
[0028]一种载氧体，按质量百分含量计，载氧体由12％的NiO和88％的Ca2Fe2O5构成，其中，Ca2Fe2O5为基底，NiO负载在Ca2Fe2O5上。
[0029]上述载氧体的制备方法，包括如下步骤：
[0030](1)称取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载氧体，其特征在于，所述的载氧体由NiO和Ca2Fe2O5组成，Ca2Fe2O5为活性基底，NiO负载在Ca2Fe2O5之上。2.根据权利要求1所述的载氧体，其特征在于，以质量百分数计，所述的载氧体中Ca2Fe2O5的含量为64％～88％，NiO的含量为12％～36％。3.权利要求1或2所述的载氧体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将铁盐和钙盐溶于去离子水中，再将柠檬酸、乙二醇溶于上述溶液中，得到溶胶；(2)将步骤(1)中的溶胶蒸干得到干凝胶，将干凝胶预煅烧、煅烧、研磨得到基底粉料；(3)将镍盐溶于去离子水中，得到负载液，将步骤(2)中的基底粉料加入负载液中，分散均匀得到混合物；(4)将步骤(3)中的混合物蒸干得到混合料，将混合料煅烧、研磨得到所述载氧体粉料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的铁盐和钙盐的摩尔比为1:1，柠檬酸与铁盐的摩尔比为2～2.25:1。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶胶蒸干的温度为120℃～140℃，预煅烧温度为450℃～55...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁浩然，唐亘炀，顾菁，王亚琢，魏国强，陈勇，
申请(专利权)人：南方海洋科学与工程广东省实验室广州，
类型：发明
国别省市：