申请日2014.12.17
公开(公告)日2015.04.08
IPC分类号B01J25/02; C02F11/00; C01B3/32; B01J23/755
摘要
本发明涉及一种低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂及其应用，属于脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂领域。该低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，包括按照质量份数计的如下原料：活性镍50~75份、固碳剂25~50份，其中所述固碳剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaSiO3或Na2SiO3中的一种。本发明复合催化剂可在较低反应温度下(400℃)催化低含水率脱水污泥产氢，催化效率高，大大节省成本，通过该复合催化剂的使用，在5%添加量条件下，可生成氢气含量高达88%的富氢气体，有效提高了氢气化效率，催化效果显著。
权利要求书
1.低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：活性镍50~75份、固碳剂25~50份;其中，所述固碳剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaSiO3或Na2SiO3中的一种。
2.根据权利要求1所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其特征在于，还包括不超过20质量份的碱金属盐。
3.根据权利要求2所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其特征在于，所述碱金属盐不超过10质量份。
4.根据权利要求1或2或3所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其特征在于，所述活性镍为雷尼镍或还原镍粉中的一种。
5.根据权利要求2或3所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其特征在于，所述碱金属盐为K2CO3、Na2CO3或NaHCO3中的一种。
6.权利要求1所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂在低含水率脱水污泥的超临界水气化处理过程中的应用，其特征在于，将脱水污泥加入液化装置中，在250~350°C、5~15 Mpa条件下，保持30-60min，将液化后的固液混合物经过固液分离后得到液相产物，在液相产物中添加复合催化剂并混合搅拌均匀，然后进入超临界反应装置，其中加入的复合催化剂为脱水污泥总量的2%~10%。
7.根据权利要求6所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂在低含水率脱水污泥的超临界水气化处理过程中的应用，其特征在于，所述低含水率脱水污泥的含水率为74%~88%，所述超临界反应的反应温度为400~500℃。
说明书
低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂及其应用
技术领域
本发明属于脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂领域，具体涉及一种低含水率脱水 污泥超临界水气化制氢用复合催化剂及其应用。
背景技术
污水厂污泥作为污水处理的终端产物，其产量逐年增加。同时污泥含有较高含水率，成 分复杂，不仅含有大量的有机质，氮磷等营养盐，还含有致病菌、重金属以及持久性有机污 染物等，处理处置不当会造成严重的环境危害，如何实现污泥的无害化、减量化、资源化成 为研究者们关注的焦点。超临界水气化处理技术由于其可直接湿污泥进料而无需预干燥处理， 同时可将污泥中的有机物质转化为氢气等清洁能源进行利用，备受学者的普遍关注。
如申请号为200810063091.8的中国专利公开了一种污泥在超临界水中连续催化气化制取 富氢气体的方法，该专利中采用的技术方案为污泥与水分别加温加压后按一定比例配比注入 反应器，从污泥处理的角度出发，由于额外添加水分调配泥浆，从而降低了污泥处理效率， 同时额外增加调配工序和成本，然而，我国污水厂污泥一般为经过脱水处理的脱水污泥(含水 率约80%)，采用低含水率的脱水污泥直接进行超临界水气化产氢利用，可大大缩小处理设施 规模并大大提高处理的效率和能源效率;申请号为201210205415.3的中国专利公开了一种低 含水率脱水污泥直接超临界水气化处理装置及其方法，然而，在使用低含水率脱水污泥直接 进行超临界水气化处理过程中，会生成焦炭并抑制气化，存在产气量和产氢量较低的问题， 难以进行能源化利用。
因此选择或开发合适的催化剂提高产氢量是技术应用的关键，而目前缺乏适用于低含水 率脱水污泥的高效产氢催化剂。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种低含水率脱水污泥超 临界水气化制氢用复合催化剂及其应用，该复合催化剂在低含水率脱水污泥超临界水气化制 氢过程中具有良好的应用前景，可在低温条件下实现高效催化效果，制取富氢气体。
本发明的技术方案：
低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，包括按照质量份数计的如下原料： 活性镍50～75份、固碳剂25～50份，其中所述固碳剂为NaOH、KOH、Ca(OH)2、CaO、CaSiO3 或Na2SiO3中的一种。
以上所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，还包括不超过20质量份 的碱金属盐。
以上所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其中，所述碱金属盐不 超过10质量份。
以上任一项所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其中所述活性镍 为雷尼镍或还原镍粉中的一种。
以上所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂，其中所述碱金属盐为 K2CO3、Na2CO3或NaHCO3中的一种。
以上所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂在低含水率脱水污泥的超 临界水气化处理过程中的应用，其特征在于，将脱水污泥加入液化装置中，在250～350℃、 5～15Mpa条件下，保持30-60min，将液化后的固液混合物经过固液分离后得到液相产物，在 液相产物中添加复合催化剂并混合搅拌均匀，然后进入超临界反应装置，其中加入的复合催 化剂为脱水污泥总量的2%～10%。
以上所述的低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂在低含水率脱水污泥的超 临界水气化处理过程中的应用，其中所述低含水率脱水污泥的含水率为74%～88%，所述超临 界反应的反应温度为400～500℃。
本发明低含水率脱水污泥超临界水气化制氢用复合催化剂按照质量配比混合均匀即得。
有益效果
本发明与现有技术相比，优点如下：
第一：本发明中复合催化剂为专门针对低含水率脱水污泥产氢量较低的问题所开发的复 合催化剂，能有效促进气化，提高气化效率，减少焦炭含量，催化效率高，操作简单。
第二：通过该复合催化剂的使用，在5%添加量条件下，可生成氢气含量高达88%的富 氢气体，有效提高了氢气化效率，催化效果显著。
第三：该复合催化剂可在较低反应温度下(400℃)催化低含水率脱水污泥产氢，催化效率 高，大大节省成本。
