一种生物质制氢热载体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种生物质制氢热载体及其制备方法与应用，所述热载体包括氧化钙、多孔碳化硅、助剂金属氧化物和活性金属氧化物。所述制备方法将钙源、助剂前驱体、活性组分前驱体、水混合均匀，得到第一物料；将第一物料与多孔碳化硅混合处理，然后经干燥、焙烧后得到热载体。还提供一种生物质热解气化制氢工艺，所述热解气化制氢工艺中的热解反应过程使用上述热载体。所述热载体仅参与生物质的热解过程而不参与气化过程，实现了CO2吸收与热解过程的有效耦合和CO2吸收与气化过程的空间解耦，解决了常规热解气化反应与CO2吸收反应的兼容性问题，提高了生物质热解气化效率。提高了生物质热解气化效率。提高了生物质热解气化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质制氢热载体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物质能源领域，特别是涉及一种生物质热解气化制氢热载体及其制备方法。

技术介绍

[0002]氢能是一种非常清洁的高品位源，采用氢能替代化石能源，从以化石能源为基础的“碳氢经济”过渡到以氢能为主要能源的“氢经济”时代将引发能源体系的根本性变革，促成人类社会经济发展的又一次重大飞跃。
[0003]自然界中的氢多以化合态形式存在，必须消耗其他能源来制取氢能。目前化石燃料制氢约占氢能来源总量的96%，但化石能源不可再生，还会造成温室气体CO2以及氮、硫、颗粒物等污染物的大量排放，氢作为环境友好的清洁能源的优点将会消失。因此，要发展可持续的、环境友好的制氢工艺，利用清洁、可再生的能源替代化石燃料来制取氢气将是未来的必然选择。
[0004]目前生物质制氢研究主要围绕着提高产气中氢含量、降低焦油含量和气化反应能量来源等问题，其中提高产气中氢含量和降低焦油含量主要涉及到两种路线：生物质高温水蒸汽气化制氢工艺和基于CO2吸收的生物质制氢工艺。解决的能量供给问题主要有两种方式：1）以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物质制氢热载体，所述热载体包括氧化钙、多孔碳化硅、助剂金属氧化物和活性金属氧化物；以热载体重量含量计，氧化钙含量为30～60%，多孔碳化硅含量为20～50%，助剂金属氧化物含量为10～30%，活性金属氧化物含量为1～5%；其中，所述助剂金属为元素周期表中IIA族、IIIB族、IVB族中第2～5周期金属中的一种或几种；所述活性金属为VIII族、VIIB族、IB族、IIB族第4～5周期金属中的一种或几种。2.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述助剂金属为镁、锆、钛、钇中的一种或几种。3.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述助剂金属氧化物为氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化钇中的一种或几种，优选为氧化锆。4.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述活性金属为铁、锰、铜、锌、钴、镍中的一种或几种。5.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述活性金属氧化物为氧化铁、氧化锰、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌等中的一种或几种，优选为氧化镍。6.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述多孔碳化硅为β-碳化硅，优选为比表面积大于200m2/g的β-碳化硅。7.按照权利要求1所述的生物质制氢热载体，其中，所述多孔碳化硅采用如下方法进行制备：（a）将碳源与固体无机碱混合，混合均匀后经洗涤得预处理碳源；（b）将步骤（a）得到的预处理碳源与硅源接触并进行反应，反应后得到多孔碳化硅。8.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，步骤（a）中所述碳源为任何含有木质纤维素的生物质，具体为竹炭粉、椰壳炭粉、桐油壳粉、稻壳粉、桔子皮粉、柚子皮粉中的一种或几种。9.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，步骤（a）中所述碳源与无机碱的重量比为1:0.2～1。10.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，步骤（b）中所述反应条件为1400～1600℃。11.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，步骤（b）中所述硅源为硅粉、四氯化硅、二氧化硅、四甲氧基硅烷中的一种或几种，优选为硅粉。12.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，步骤（b）中所述的步骤（a）得到的预处理碳源与硅源的重量比1:0.1～0.5。13.按照权利要求7所述的生物质制氢热载体，其中，包括步骤（c），所述步骤（c）为将步骤（b）得到的多孔碳化硅进一步进行高温热处理；所述热处理温度为800～1000℃，进一步优选所述热处理在含氧气氛条件下进行，所述含氧气氛为氧气、空气，氧气与载气的混合气，所述混合气中氧气含量为5～100%；优选为10～21%，所述载气为氮气和/或惰性气体，其中惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的任一种或几种。14.一种生物质制氢热载体的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）将钙源、助剂前驱体、活性组分前驱体、水混合均匀，得到第一物料；（2）将步骤（1）得到的第一物料与多孔碳化硅混合处理，然后经干燥、焙烧后得到热载体；其中，所述助剂前躯体为助剂金属的硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、有机酸盐中的一种或几种，所述助剂金属为
IIA族、IIIB族、IVB族中第2～5周期金属中的一种或几种；所述活性组分前躯体为活性金属的硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、有机酸盐中的一种或几种，所述活性金属为VIII族、VIIB族、IB族、IIB族第4～5周期金属中的一种或几种。15.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，步骤（1）中所述钙源为钙盐和/或钙的氢氧化物，所述钙盐为无机钙盐、有机钙盐中的一种或几种。16.按照权利要求14或15所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，步骤（1）中所述钙源为硝酸钙、碳酸钙、磷酸钙、乙酸钙、草酸钙、柠檬酸钙、乳酸钙、葡萄糖酸钙、乙酰丙酸钙、氢氧化钙等中的一种或几种；优选为草酸钙。17.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，所述助剂金属为镁、锆、钛、钇中的一种或几种。18.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，所述助剂前躯体为硝酸镁、硝酸锆、氯氧化锆、硝酸钛、氯化钛、硝酸钇、乙酸镁、草酸镁、乙酸锆等中的一种或几种组合；优选为硝酸锆。19.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，所述活性金属为铁、锰、铜、锌、钴、镍中的一种或几种。20.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，所述活性组分前躯体为硝酸铁、乙酸铁、硝酸锰、硝酸钴、硝酸镍、乙酸镍、草酸镍、硝酸铜、硝酸锌、丙酸铜中的一种或几种组合。21.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，步骤（1）中所述钙源、助剂前驱体、活性组分前驱体、水的用量比为1～2：0.5～1：0.05～0.25：5～20。22.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，步骤（2）中所述干燥为在80～120℃条件下处理4～12h；步骤（2）中所述焙烧温度为800～1000℃，焙烧时间为4～12小时。23.按照权利要求14所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，还包括步骤（3），所述步骤（3）为将步骤（2）得到的热载体进一步进行成型处理。24.按照权利要求23所述生物质制氢热载体的制备方法，其中，所述成型采用挤压成型法、旋转成型法、挤压滚圆法中的任一种，优选挤压滚圆法，其中挤压滚圆法的挤压温度为15～60℃、压力为0.5～5MPa、挤压时间5～30分钟、滚圆盘转速150～500转/分，获得0.5～5mm球形热载体。25.一种生物质热解气化制氢工艺，所述热解气化制氢工艺中的热解反应过程使用上述热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫，吴斯侃，王博，张彪，宋永一，张长安，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：