一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法

本发明涉及催化剂，具体涉及一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法。

背景技术：

1、随着经济的不断发展和人们生活水平的提高，能源需求日益增加。同时，随着环保意识的不断提高，传统燃烧烟气中的污染物也成为了人们关注的焦点。为了解决这些问题，热解技术应运而生。煤热解技术是煤资源利用最基础的方法之一，可将煤转化为焦炭、焦油和气体进行进一步加工利用，实现清洁利用。现阶段，煤热解的催化剂主要采用金属氧化物催化剂、金属盐类催化剂、负载型催化剂等，其中碱金属钾的催化效果尤为显著，但是碱金属钾价格昂贵，且难以回收利用。

2、我国是农业大国，每年产生的各类秸秆等农业废弃物约6.5亿至7亿吨，其中约30％还田，20％至30％作为农村生活燃料，10％至15％作为饲料或造纸等工业原料，其余的在地里浪费。近年来，随着农村生活水平的提高，越来越多的农民开始使用煤炭、石油液化气和天然气等商品能源，以农业秸秆作为生活能源的地区越来越少，大量的秸秆在收割季节就地焚烧，产生大量浓烟和灰尘，污染大气，成为特殊的环保难题，虽然国家和很多地方都出台了秸秆禁烧文件，但由于各种秸秆废弃物数量巨大，而目前可大规模有效利用的技术途径较少，浪费和焚烧问题仍然很严重。

3、因此，提供一种既可以实现秸秆废弃物充分利用，又可以高效催化煤热解的方法成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法。本发明采用向日葵秸秆灰作为煤热解的催化剂，既可以做到废物利用又能有效地催化煤热解，有利于煤资源的高效利用。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法，包括以下步骤：

4、1)将向日葵秸秆灰、煤粉与去离子水混合后干燥，得到混合粉体；所述向日葵秸秆灰中k2o与煤粉的质量百分比为5～20％；

5、2)将所述步骤1)制得的混合粉体进行催化热解。

6、优选地，所述步骤1)中向日葵秸秆灰中k2o与煤粉的质量百分比为10～15％。

7、优选地，所述步骤1)中混合粉体的粒度为200～400目。

8、优选地，所述步骤1)中向日葵秸秆灰的制备包括：将向日葵秸秆进行燃烧，得到向日葵秸秆灰。

9、优选地，所述燃烧的温度为600～700℃，所述燃烧的时间为40～100min。

10、优选地，所述步骤1)中的煤粉包括烟煤和褐煤中的一种。

11、优选地，所述步骤1)中的煤粉的粒度为200～300目。

12、优选地，所述步骤2)中的催化热解以高纯氩气为载气，所述载气的速率为55～65ml·min-1。

13、优选地，所述步骤2)中催化热解时的系统压力为0.3～0.4mpa。

14、优选地，所述步骤2)中催化热解的升温方式为程序升温；所述程序升温包括先升温至300℃，升温速率为10℃·min-1；然后再升温至900℃，升温速率为2℃·min-1

15、本发明提供一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法，将向日葵秸秆灰、煤粉与去离子水混合后干燥，得到混合粉体；所述向日葵秸秆灰中k2o与煤粉的质量百分比为5～20％；将制得的混合粉体进行催化热解。本发明采用向日葵秸秆灰作为煤粉热解的催化剂，由于向日葵秸秆灰中含有丰富的碱金属钾，通过限定向日葵秸秆灰中k2o与煤粉的质量百分比，可使单位质量的煤粉热解产生更多的h2，使氢气生成的温区大幅提前，生成h2的速率明显加快，大大提高煤粉的热解反应性能，降低了热解反应生成h2的活化能，同时实现了废弃生物质的高效利用，对资源利用，节能减排具有重要意义。实施例结果显示，采用本发明提供的方法对蒙古烟煤进行催化热解时，随着向日葵秸秆灰的加入，样品的灰分含量增加，固定碳含量减少；且添加向日葵秸秆灰，使烟煤热解反应co的生成温度变高，且其温区在h2释放的主温区之后，这有利于煤热解产氢保碳；同时在秸秆灰添加量在10％时，反应活性增强，键的断裂过程需要消耗的能量较小，说明向日葵秸秆灰的添加，对烟煤热解具有明显的催化作用。

技术特征：

1.一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中向日葵秸秆灰中k2o与煤粉的质量百分比为10～15％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中混合粉体的粒度为200～400目。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中向日葵秸秆灰的制备包括：将向日葵秸秆进行燃烧，得到向日葵秸秆灰。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述燃烧的温度为600～700℃，所述燃烧的时间为40min～100min。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的煤粉包括烟煤和褐煤中的一种。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中的煤粉的粒度为200～300目。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的催化热解以高纯氩气为载气，所述载气的速率为55～65ml·min-1。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中催化热解时的系统压力为0.3～0.4mpa。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中催化热解的升温方式为程序升温；所述程序升温包括先升温至300℃，升温速率为10℃·min-1；然后再升温至900℃，升温速率为2℃·min-1。

技术总结
本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种向日葵秸秆灰催化煤热解的方法，本发明采用向日葵秸秆灰作为煤粉热解的催化剂，由于向日葵秸秆灰中含有丰富的碱金属钾，通过限定向日葵秸秆灰中K<subgt;2</subgt;O与煤粉的质量百分比，可使单位质量的煤粉热解产生更多的H<subgt;2</subgt;，使氢气生成的温区大幅提前，生成H<subgt;2</subgt;的速率明显加快，大大提高煤粉的热解反应性能，降低了热解反应生成H<subgt;2</subgt;的活化能；使烟煤热解反应CO的生成温度变高，且其温区在H<subgt;2</subgt;释放的主温区之后，这有利于煤热解产氢保碳，同时实现了废弃生物质的高效利用，对资源利用，节能减排具有重要意义。

技术研发人员：智科端,王钰心,刘晓,李彤,刘全生
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29