催化剂及其制造方法、以及合成燃气的制造方法技术

本揭露提供一种催化剂、催化剂制造方法、以及合成燃气的制造方法。该催化剂的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt.％的磷、25wt.％至35wt.％的钙、8wt.％至21wt.％的铁、36wt.％至41wt.％的氧、以及0.1wt.％至5wt.％的镁、铝、锰、或其组合，以该催化剂的总重为基准；或者条件(2)3wt.％至6wt.％的铝、6wt.％至8wt.％的硅、12wt.％至16wt.％的磷、28wt.％至32wt.％的钙、38wt.％至50wt.％的氧、以及0.1wt.％至3wt.％的镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合，以该催化剂的总重为基准。本发明专利技术的催化剂作为流体化床床质，可以降低副产物，且提升气化转化效率。

Catalyst and its manufacturing method and synthetic gas manufacturing method

This disclosure provides a catalyst, a catalyst manufacturing method, and a synthetic gas manufacturing method. The composition of the catalyst meets the following conditions (1) or conditions (2): conditions (1) 4 wt% to 6 wt.% silicon, 5 wt.% to 10 wt.% phosphorus, 25 wt.% to 35 wt.% calcium, 8 wt.% to 21 wt.% iron, 36 wt.% to 41 wt.% oxygen, and 0.1 wt.% to 5 wt.% magnesium, aluminium, manganese, or their combination, based on the total weight of the catalyst; Or conditions (2) 3wt.% to 6wt.% aluminium, 6wt.% to 8wt.% silicon, 12wt.% to 16wt.% phosphorus, 28wt.% to 32wt.% calcium, 38wt.% to 50wt.% oxygen, and 0.1wt.% to 3wt.% magnesium, sulphur, potassium, titanium, manganese, iron, or their combination, based on the total weight of the catalyst. As a fluidized bed material, the catalyst of the invention can reduce by-products and improve the gasification conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
催化剂及其制造方法、以及合成燃气的制造方法
本揭露关于一种催化剂及其制造方法、以及合成燃气的制造方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，石油资源的枯竭、环境污染和全球暖化的加剧，亟需寻找高能量密度、环保、可持续发展的新能源体系。因此，由生物质(biomass)气化所产生的合成气作为替代能源也越来越受到关注。然而，在使用传统流体化床反应装置中从生物质制造合成气的过程中，同时会产生焦炭(char)、灰分(ash)及焦油(tar)等副产物，导致气化转化效率降低。此外，合成气中所含的副产物会引起后续下游过程和设备的结垢、堵塞。例如冷凝的焦油会造成气体清洁设备严重结垢、进入发电机组的焦油会妨碍合成气应用的运行、且焦油与冷凝水混合后也易造成困难的水处理问题。因此，业界需要一种新颖的催化剂作为流体化床床质，以降低副产物，提升气化转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够降低副产物、提升气化转化效率的催化剂。根据本揭露实施例，本揭露提供一种催化剂，其中该催化剂的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt.％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt.％的磷、25wt.％至35wt.％的钙、8wt.％至21wt.％的铁、36wt.％至41wt.％的氧、以及0.1wt.％至5wt.％的镁、铝、锰、或其组合，以该催化剂的总重为基准；或者条件(2)3wt.％至6wt.％的铝、6wt.％至8wt.％的硅、12wt.％至16wt.％的磷、28wt.％至32wt.％的钙、38wt.％至50wt.％的氧、以及0.1wt.％至3wt.％的镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合，以该催化剂的总重为基准。根据本揭露实施例，本揭露提供一种上述催化剂的制造方法，包括:将一工业副产品含浸于一溶液中，得到一混合物，其中该溶液包括一含磷化合物溶于一溶剂中，其中该含磷化合物包括含磷的无机酸、含磷的盐类、含磷的酯类、或上述的组合；对该混合物进行烘干以移除溶剂，得到一固体；以及，对所得固体进行一煅烧制程，得到本揭露所述催化剂。根据本揭露其他实施例，本揭露提供一种合成燃气的制造方法，包括将本揭露所述催化剂置于一反应器中；提供一碳源于该反应器及通入一气体；以及，进行一加热步骤以经由该催化剂将该碳源转换成一合成燃气。相较于现有技术，本专利技术的优点在于：本专利技术的催化剂具有特定组成及比例，当置于反应装置(例如流体化床，作为床质材料)进行合成燃气制程时，可降低合成燃气的副产物含量(例如焦油)、以及提升碳氢化合物转化效率；而且，本专利技术的催化剂可利用大量且廉价的工业副产品来进行制备，因此可大幅降低合成燃气制程成本。具体实施方式本揭露实施例提供一种催化剂及其制造方法、以及合成燃气的制造方法。根据本揭露实施例，本揭露所述的催化剂可例如为一具有硅、磷、及钙的复合氧化物(silicon-phosphorus-calcium-containingcompositeoxide)，该催化剂可进一步包含铝、镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合。由于本揭露所述催化剂具有特定组成及比例，当置于反应装置(例如流体化床，作为床质材料)进行合成燃气制程时，可降低合成燃气的副产物含量(例如焦油)、以及提升碳氢化合物转化效率。此外，本揭露所述催化剂可利用大量且廉价的工业副产品来进行制备，因此可大幅降低合成燃气制程成本。根据本揭露实施例，本揭露提供一种催化剂，其中该催化剂的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt.％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt.％的磷、25wt.％至35wt.％的钙、8wt.％至21wt.％的铁、36wt.％至41wt.％的氧、以及0.1wt.％至5wt.％的镁、铝、锰、或其组合，以该催化剂的总重为基准；或者条件(2)3wt.％至6wt.％的铝、6wt.％至8wt.％的硅、12wt.％至16wt.％的磷、28wt.％至32wt.％的钙、38wt.％至50wt.％的氧、以及0.1wt.％至3wt.％的镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合，以该催化剂的总重为基准。根据本揭露实施例，本揭露催化剂所包含的硅、磷、钙、铁、铝、镁、钾、钛、及/或锰是以氧化物(例如氧化硅、五氧化二磷、氧化钙、氧化铁、氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钛、及/或氧化锰)的形式存在，因此本揭露催化剂为一复合氧化物。根据本揭露实施例，若本揭露催化剂包含硫时，本揭露催化剂中的金属成份可以硫化物形成存在。根据本揭露实施例，本揭露催化剂的组成是符合条件(1)，其中磷的重量(W1)与硅、钙、及铁的总重(W2)的比值(W1/W2)为0.1至0.2(例如0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、或0.19)，及/或磷的重量(W1)与氧的重量(W3)的比值(W1/W3)为0.1至0.27(例如0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19、0.20、0.21、0.22、0.23、0.24、0.25、或0.26)。若磷的含量过低时，则无法促进催化剂内电子/空穴对(electron/holepair)分离及产生有效电偶极矩，导致气化转化效率降低。反之，若磷的含量过高时，则易导致催化剂表面空乏区(depletionregion)过窄，所产生的电子/空穴对(electron/holepair)容易再结合，导致气化转化效率降低。根据本揭露实施例，本揭露催化剂的组成是符合条件(2)，其中磷的重量(W1)与硅、钙、及铁的总重(W2)的比值(W1/W2)为0.3至0.4(例如0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、或0.39)，及/或磷的重量(W1)与氧的重量(W3)的比值(W1/W3)为0.3至0.4(例如0.31、0.32、0.33、0.34、0.35、0.36、0.37、0.38、或0.39)。若磷的含量过低时，则无法促进催化剂内电子/空穴对(electron/holepair)分离及提供有效电偶极矩，导致无法稳定自由基中间产物，故气化转化效率降低。反之，若磷的含量过高时，则易导致催化剂表面的空乏区(depletionregion)过窄，电子/空穴对容易再结合，同样造成无法提供有效电偶极矩及稳定自由基中间产物，导致气化转化效率降低。根据本揭露实施例，本揭露催化剂的比表面积可为10m2/g至100m2/g，例如20m2/g、30m2/g、40m2/g、50m2/g、60m2/g、70m2/g、80m2/g、或90m2/g。根据本揭露实施例，本揭露提供一种催化剂的制备方法，可使用大量且廉价的工业副产品(例如含铁、钙、镁、硅、及/或铝等金属成分)经含磷液溶改质及锻烧后所得。根据本揭露实施例，该催化剂的制备方法包括以下步骤。首先，将一工业副产品含浸于一溶液中，得到一混合物，其中该溶液包括一含磷化合物溶于一溶剂中，其中该含磷化合物包括含磷的无机酸、含磷的盐类、含磷的酯类、或上述的组合。接着，对该混合物进行烘干以移除溶剂，得到一固体。接着，对所得固体进行一煅烧制程，得到本揭露所述催化剂。值得注意的是，如果以盐酸或硫酸取代本揭露所述含磷液溶来对该工业副产品进行改质，则所得催化剂应用于合成燃气制程时，会有产生含氯或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，其中该催化剂的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt.％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt.％的磷、25wt.％至35wt.％的钙、8wt.％至21wt.％的铁、36wt.％至41wt.％的氧、以及0.1wt.％至5wt.％的镁、铝、锰、或其组合，以该催化剂的总重为基准；或者条件(2)3wt.％至6wt.％的铝、6wt.％至8wt.％的硅、12wt.％至16wt.％的磷、28wt.％至32wt.％的钙、38wt.％至50wt.％的氧、以及0.1wt.％至3wt.％的镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合，以该催化剂的总重为基准。

【技术特征摘要】
2017.12.20 TW 1061448221.一种催化剂，其中该催化剂的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt.％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt.％的磷、25wt.％至35wt.％的钙、8wt.％至21wt.％的铁、36wt.％至41wt.％的氧、以及0.1wt.％至5wt.％的镁、铝、锰、或其组合，以该催化剂的总重为基准；或者条件(2)3wt.％至6wt.％的铝、6wt.％至8wt.％的硅、12wt.％至16wt.％的磷、28wt.％至32wt.％的钙、38wt.％至50wt.％的氧、以及0.1wt.％至3wt.％的镁、硫、钾、钛、锰、铁、或其组合，以该催化剂的总重为基准。2.如权利要求1所述的催化剂，其中该催化剂的组成符合条件(1)，且磷的重量(W1)与硅、钙、及铁的总重(W2)的比值(W1/W2)为0.1至0.2。3.如权利要求1所述的催化剂，其中该催化剂的组成符合条件(1)，且磷的重量(W1)与氧的重量(W3)的比值(W1/W3)为0.1至0.27。4.如权利要求1所述的催化剂，其中该催化剂的组成符合条件(2)，且磷的重量(W1)与硅、钙、及铁的总重(W2)的比值(W1/W2)为0.3至0.4。5.如权利要求1所述的催化剂，其中该催化剂的组成符合条件(2)，且磷的重量(W1)与氧的重量(W3)的比值(W1/W3)为0.3至0.4。6.如权利要求1所述的催化剂，其中该催化剂的比表面积是10m2/g至100m2/g。7.一种催化剂的制造方法，包括:将工业副产品含浸于一溶液中，得到混合物，其中该溶液包括含磷化合物溶于一溶剂中，其中该含磷化合物包括含磷的无机酸、含磷的盐类、含磷的酯类、或上述的组合；对该混合物进行烘干以移除溶剂，得到固体；以及对所得固体进行煅烧制程，得到权利要求1所述的催化剂。8.如权利要求7所述的催化剂的制造方法，其中该工业副产物为炼钢炉石。9.如权利要求7所述的催化剂的制造方法，其中该工业副产品不含镍。10.如权利要求7所述的催化剂的制造方法，其中该工业副产品不含铬。11.如权利要求7所述的催化剂的制造方法，其中该工业副产品的组成符合以下条件(1)或条件(2)：条件(1)4wt.％至6wt.％的硅、5wt.％至10wt....

【专利技术属性】
技术研发人员：郭彦廷，万皓鹏，陈珠修，祝经益，洪伟钧，林威廷，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71