一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法技术

本发明专利技术属于有机固废利用领域，公开了一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法，该方法是将粉碎后的有机固废与酸充分反应去除其中的碱金属等杂质；接着在足量的氨气及少量的活化剂协同作用下，固体炭产品形成发达的孔隙结构，同时富集丰富的活性含氮官能团，得到多孔掺氮炭材料；同时形成大量的含氮中间体，它们在分子筛催化剂作用下反应得到大量的含氮杂环化学品。本发明专利技术通过引入小比例的活化剂，同时配合氨气和分子筛催化剂，能够实现有机固废向含氮杂环化学品和多孔掺氮炭的转化，制备过程绿色环保、设备腐蚀小、含氮杂环化学品选择性高、液固产品兼顾性好，有效地提高了有机固废的利用价值。

A method for the co production of nitrogen-containing heterocyclic chemicals and nitrogen-doped carbon by nitrogen rich catalytic pyrolysis

【技术实现步骤摘要】
一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法
本专利技术属于有机固废利用领域，更具体地，涉及一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法。
技术介绍
随着经济社会的快速发展，生活过程中排放的各种有机固废日益增加，据统计2018年我国城市垃圾年清运量已超过2亿吨，减少有机固废对环境的污染具有重要意义。因此，如何无害化、资源化、高值化处理有机固废是目前重要的研究方向。有机固废热解可以有效地将有机固废转化为价值较高的气体、液体、及炭产品，但其产品附加值仍有待进一步提高。通过在有机固废热解过程中引入氮源，即富氮热解，可以有效地将氮素掺入热解产品中，得到含氮的液体油产品及掺氮炭产品。含氮液体油中含有大量的含氮化合物，如胺类物质、腈类物质、吡咯、吡啶、吲哚等，可以作为生产药物、染色剂、香料、化学药剂等的原料；而掺氮炭中含有丰富的活性含氮官能团，如吡啶型氮、吡咯型氮、季氮等，可以用作储能材料、催化剂、吸附剂等。这将极大地提高有机固废的附加值。然而，目前的含氮液体油中的含氮化合物还存在产物种类多、产率低、选择性低等问题，后续很难分离提纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：将有机固废粉碎后，用酸浸渍以去除有机固废中的碱金属等杂质，随后水洗并干燥，得到酸洗后的原料；/nS2：将所述步骤S1得到的所述原料与活化剂充分机械混合，得到混合样品，其中所述活化剂与所述原料的质量比为1:20～1:10；/nS3：将所述步骤S2得到的所述混合样品放入固定床反应室，并通入纯氨气进行富氮热解反应，利用氨气与活化剂协同作用，促进有机固废的掺氮造孔反应，得到富氮热解挥发份及固体产物；其中反应温度为500℃～600℃，反应时间为5min～40min；/nS4：将所述步骤S3获得的所述富氮热解挥发份通...

【技术特征摘要】
1.一种富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将有机固废粉碎后，用酸浸渍以去除有机固废中的碱金属等杂质，随后水洗并干燥，得到酸洗后的原料；
S2：将所述步骤S1得到的所述原料与活化剂充分机械混合，得到混合样品，其中所述活化剂与所述原料的质量比为1:20～1:10；
S3：将所述步骤S2得到的所述混合样品放入固定床反应室，并通入纯氨气进行富氮热解反应，利用氨气与活化剂协同作用，促进有机固废的掺氮造孔反应，得到富氮热解挥发份及固体产物；其中反应温度为500℃～600℃，反应时间为5min～40min；
S4：将所述步骤S3获得的所述富氮热解挥发份通入另一固定床反应室中，在分子筛催化剂作用下，进行在线催化提质，促进含氮化合物环化反应，生成得到可冷凝部分和不可凝气体；其中催化温度为500℃～600℃，反应时间为5min～40min；
S5：将所述步骤S4生成的可冷凝部分充分冷却后，即可得到含有吡咯和吡啶的含氮杂环化学品；将所述步骤S4生成的不可凝气体进行分离提纯，分离除去氨气成分后，即可得到热解气；将所述步骤S3得到的固体产物冷却，即可得到多孔掺氮炭初产品，接着，对该多孔掺氮炭初产品进行酸洗、水洗及干燥处理后，即可得到多孔掺氮炭材料。


2.如权利要求1所述富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述有机固废包括木屑、果皮、污泥中的一种或多种。


3.如权利要求1所述富氮催化热解联产含氮杂环化学品和掺氮炭的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述用酸浸渍具体是用过量的木醋液进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，陈应泉，杨海平，王贤华，邵敬爱，杨晴，张雄，陈旭，张世红，陈汉平，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42