一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法技术

本发明专利技术涉及一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法。将城市垃圾焚烧底灰与乙酸溶液混合搅拌，固液分离,得到液体和固体残渣；将固体残渣进行烘干，高温煅烧得到第一固体粉末；将液体进行烘干，得到第二固体粉末；将第一固体粉末和氢氧化钠溶液混合，加热搅拌，得到混合溶液；将混合溶液进行洗涤过滤干燥，得到第三固体粉末；将第三固体粉末，第二固体粉末，尿素和去离子水混合，加热搅拌至溶胶凝胶，干燥，煅烧得到第四固体粉末；将第四固体粉末，六水合硝酸镍，柠檬酸，乙二醇溶液和去离子水混合加热搅拌至溶胶凝胶，干燥，煅烧得到所述甲烷干重整催化剂。本发明专利技术实现城市垃圾焚烧底灰全量利用，过程中无二次残渣产生；适合大规模生产。大规模生产。大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法


[0001]本专利技术涉及城市垃圾焚烧底灰的资源化利用
，具体涉及一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法。

技术介绍

[0002]CO2和CH4作为两种主要的温室气体，它们是导致全球变暖的主要原因。因此减少CH4和CO2的排放对减缓全球变暖至关重要。由于甲烷干重整反应(DRM)可以利用CH4和CO2生成合成气，且产物中H2/CO摩尔比低，可以通过费托工艺进一步生产液态烃，因此成为科学研究和工业应用的热点。但由于催化剂及其载体价格昂贵，甲烷干重整反应的推广和发展受到了较大限制。因此制备价格低廉且高效的催化剂是该领域的一个重要发展方向。
[0003]另一方面，焚烧技术作为当前主流的垃圾处理方式，随着城市垃圾产生量的增多产量逐年增加，其焚烧底灰(IBA)通常占焚烧副产物的80％以上。焚烧底灰通常采用填埋处理，但由于底灰中的某些有毒重金属会渗入周围环境并对环境造成威胁。因此，通过回收或再利用而不是填埋来减少废物更加环保。当前垃圾焚烧底灰多作为掺料制备水泥、道路回填材料等低附加值产品。垃圾焚烧底灰含有大量的钙、铁、硅和铝的氧化物，可以作为催化剂中的金属载体。针对垃圾焚烧底灰在催化剂领域的应用。有研究中报道了以焚烧底灰为载体负载镍金属制备塑料热解蒸汽催化重整催化剂，以及生物质焦油重整催化剂的案例。因此将垃圾焚烧底灰合成DRM催化剂，既可以实现其高值化利用，又可以大幅降低催化剂的制备成本，是一个有前景的发展方向。因此垃圾焚烧底灰有可能成为甲烷干重整催化剂中载体的良好原材料。
[0004]目前由城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法还未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对目前城市垃圾焚烧底灰多生产低附加值产品，甲烷干重整催化剂及载体价格昂贵，不易推广和发展的问题，提供一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法。旨在实现垃圾焚烧底灰高值化利用，又可以大幅度降低催化剂的生产成本，并且可以实现城市垃圾焚烧底灰的全量利用，过程无二次残渣产生。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，包括如下步骤：
[0008]1)取城市垃圾焚烧底灰与乙酸溶液混合加热搅拌，固液分离，得到液体和固体残渣；
[0009]2)将步骤1)中的固体残渣烘干，高温煅烧得到第一固体粉末；
[0010]3)将步骤1)中的液体烘干得到第二固体粉末；
[0011]4)将第一固体粉末中加入氢氧化钠溶液改性，加热搅拌，过滤，干燥得到第三固体粉末；
[0012]5)将第二固体粉末，第三固体粉末，尿素和去离子水混合，加热搅拌至溶胶凝胶，
干燥，煅烧得到第四固体粉末；
[0013]6)将第四固体粉末，六水合硝酸镍，柠檬酸和去离子水混合，加入聚乙二醇溶液加热搅拌至溶胶凝胶，干燥，煅烧得到所述甲烷干重整催化剂。
[0014]优选的步骤1)中所述乙酸溶液的浓度为20
‑
30wt％，城市垃圾焚烧底灰与乙酸溶液的质量比为1:(9
‑
11)；所述搅拌温度为50
‑
70℃，搅拌时间为1
‑
3h。
[0015]优选的步骤2)中所述烘干温度为100
‑
110℃，烘干时间为10
‑
15h，以烘干为止；高温煅烧温度为1450
‑
1550℃，时间为1
‑
3h；
[0016]步骤3)中所述烘干温度为100
‑
110℃，烘干时间为10
‑
15h，以水分蒸发完为止；
[0017]步骤4)中所述干燥温度为100
‑
110℃，干燥时间为3
‑
4h，以干燥为止；
[0018]步骤5)中所述干燥温度为100
‑
110℃，干燥时间为6
‑
8h，以干燥为止，煅烧温度为800
‑
850℃，煅烧时间为1
‑
3h；
[0019]步骤6)中干燥温度为100
‑
110℃，干燥时间为6
‑
8h，以干燥为止；煅烧温度为700
‑
800℃，煅烧温度为3
‑
5h。
[0020]优选的步骤4)中所述氢氧化钠溶液浓度为1
‑
3mol/L，第一固体粉末与氢氧化钠溶液的质量比为1：(9
‑
11)；加热搅拌温度为90
‑
110℃，所述加热搅拌时间为20
‑
30h；
[0021]步骤5)中尿素的含量与第二固体粉末的摩尔比为1：(1.75
‑
2.6)，第二固体粉末为0时尿素为0；第三固体粉末与第二固体粉末的质量比为(0
‑
3.2)：(0
‑
1)，第二固体粉末与第三固体粉末质量不能同时为0；去离子水与第三固体粉末第二固体粉末和尿素之和的质量比为(6
‑
7)：1；所述加热搅拌温度为70
‑
90℃，所述加热搅拌时间为3
‑
4h，以变为溶胶凝胶为止；
[0022]步骤6)中所述添加的六水合硝酸镍与第四固体粉末的质量比为1：(1.61
‑
2.02)；所述柠檬酸与第四固体粉末和六水合硝酸镍之和的质量比为1：(0.34
‑
4.05)；第四固体粉末，六水合硝酸镍和柠檬酸之和与去离子水的质量比为1：(5
‑
6)；所述乙二醇溶液的体积与去离子水的体积比为1：(50
‑
60)；加热搅拌温度为70
‑
90℃，加热搅拌时间为3
‑
4h，以变为溶胶凝胶为止。
[0023]优选的，按质量百分比计，所述城市垃圾焚烧底灰主要包括40％
‑
50％CaO，10％
‑
15％SiO2,5％
‑
10％Al2O3。
[0024]上述城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，利用固体废物城市垃圾焚烧底灰制备出甲烷干重整催化剂，对环境无污染，没有副产物，催化性能高，稳定性好的优点。甲烷的转化率可以达到90.30％，二氧化碳转化率达到95.20％，氢气选择性达到97.18％，一氧化碳选择性达到79.69％，且在8h内催化剂性能保持稳定，没有明显的失活现象。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]1.本专利技术提供的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，首先利用固液分离后得到的固体残渣进行高温煅烧，得到的第一固体粉末再进行氢氧化钠溶液改性得到第三固体粉末作为催化剂载体，利用固液分离后得到的液体进行烘干、煅烧，得到的主相为醋酸钙的第二固体粉末作为助剂，同时在制备过程中加入镍金属，几种步骤相互配合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)取城市垃圾焚烧底灰与乙酸溶液混合加热搅拌，固液分离，得到液体和固体残渣；2)将步骤1)中的固体残渣烘干，高温煅烧得到第一固体粉末；3)将步骤1)中的液体烘干得到第二固体粉末；4)将第一固体粉末中加入氢氧化钠溶液改性，加热搅拌，过滤，干燥得到第三固体粉末；5)将第二固体粉末，第三固体粉末，尿素和去离子水混合，加热搅拌至溶胶凝胶，干燥、煅烧得到第四固体粉末；6)将第四固体粉末，六水合硝酸镍，柠檬酸和去离子水混合，加入聚乙二醇溶液加热搅拌至溶胶凝胶，干燥，煅烧得到所述甲烷干重整催化剂。2.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，步骤1)中所述乙酸溶液的浓度为20
‑
30wt％，城市垃圾焚烧底灰与乙酸溶液的质量比为1:(9
‑
11)；所述搅拌温度为50
‑
70℃，搅拌时间为1
‑
3h。3.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，步骤2)中所述烘干温度为100
‑
110℃，烘干时间为10
‑
15h；高温煅烧温度为1450
‑
1550℃，时间为1
‑
3h。4.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，步骤3)中所述烘干温度为100
‑
110℃，烘干时间为10
‑
15h。5.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，步骤4)中所述氢氧化钠溶液浓度为1
‑
3mol/L，第一固体粉末与氢氧化钠溶液的质量比为1：(9
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11)；加热搅拌温度为90
‑
110℃，所述加热搅拌时间为20
‑
30h。6.根据权利要求1所述的城市垃圾焚烧底灰制备甲烷干重整催化剂的方法，其特征在于，步骤4)中所述干燥温度为10...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芝昆，张宇琪，刘丽娜，沈伯雄，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：