新型镍基催化剂的开发及在生物质催化气化中的应用研究

当前我国能源产业和环保领域面临严峻挑战。生物质能作为一种清洁能源,现已得到全世界的关注。生物质气化或热解制取高热值气体,可作为民用燃料或用于发电,是当前最有前景的研究课题之一。然而生物质气化气中的焦油对后续利用设备有极大的危害,相当多的研究致力于生物质气化气中焦油的去除和产品气质量的提高。生物质焦油成分复杂,使用催化剂可有效降低焦油含量,提高燃气品质。因此催化裂化是一种极具潜力的气化净化技术。 围绕生物质热转化技术中焦油裂解的关键难题,本论文主要开展下述工作: （1）采用均匀沉淀法分别制备纳米Fe2O3和纳米La2O3粉体,探讨了制备工艺条件;在此基础上,设计和开发了负载型纳米催化剂——Ni-Fe-La/γ-Al2O3催化剂,并考察了煅烧条件对催化表面活性成分粒径的影响。实验制备的负载型催化剂具有类似蛋壳的涂层结构,其内核为γ-Al2O3,外壳由复合的纳米金属氧化物包裹,呈现多层立体结构,比表面积大。催化剂的XRD、SEM分析表明:400℃煅烧下的Ni-Fe-La/γ-Al2O3催化剂粒径最小。 （2）本文分别以松木屑和废弃电线外皮为原料,橄榄石、白云石、Ni/γ-Al2O3和Ni-Fe-La/γ-Al2O3等为催化剂,在固定床反应器中对比考察了催化剂的催化裂解和气化效果,探讨了所开发催化剂的催化性能。实验结果表明:与无催化剂热解比较,生物质催化气化气的产率大大提高,其中H2和CO含量迅速增加;焦油含量急剧下降。其中纳米Ni-Fe-La/γ-Al2O3催化剂对生物质焦油催化转化效果最好,可燃气成分高,焦油含量最低。催化剂热解活性依次为:纳米Ni-Fe-La/γ-Al2O3催化剂>纳米Ni/γ-Al2O3催化剂>白云石>橄榄石。与松木屑热解相比,废弃电线皮热解产生的焦油和残炭更多,气体产率相应减小。