用于甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103611538103611538A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310628252.4(22)申请日2013.11.29(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号(72)发明人周志明徐攀赵长军王沾祺(74)专利代理机构上海顺华专利代理有限责任公司31203代理人谈顺法(51)Int.Cl.B01J23/78(2006.01)C01B3/40(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称用于甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及了一种新型的用于吸收强化甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂及其制备方法。本发明的创新点在于，采用一步法制备了一种集催化活性位和吸收活性位为一体且组成均匀分布的多功能催化剂，其化学分子式为Nix/CaOy-Ca5Al6O14z，其中，x为0.10～0.25，y为0.04～0.85，z为0.12～0.86。本发明不仅制备方法简单且制备的催化剂具有优异的催化性能和吸收性能。将此催化剂用于吸收强化甲烷水蒸气重整制氢反应，可得到较高的甲烷转化率和氢气浓度。CN103611538ACN103658ACN103611538A权利要求书1/1页1.一种用于甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂，其特征在于，所述的催化剂的化学分子式如下所示：Nix/CaOy-Ca5Al6O14z其中：x是Ni在多功能催化剂中的质量百分数，x为0.10～0.25；y是CaO在多功能催化剂中的质量百分数，y为0.04～0.85，z是Ca5Al6O14在多功能催化剂中的质量百分数，z为0.12～0.86。2.一种如权利要求1所述的多功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1）在三口烧瓶中加入去离子水后加入柠檬酸，去离子水：柠檬酸的摩尔比=50：1，称取计量的钙盐、铝盐、镍盐加入上述水溶液中，其中Ca2+、Al3+、Ni2+金属离子的总量与柠檬酸的摩尔比为1：1.2；于85℃下将溶液搅拌2h，其中，钙盐选自L-乳酸钙、硝酸钙、葡萄糖酸钙、柠檬酸钙中的一种，镍盐选自硝酸镍或乙酸镍，铝盐选自异丙醇铝、仲丁醇铝、硝酸铝中的一种；2）按乙二醇：柠檬酸摩尔比=2:1的比例在步骤1)的溶液中加入的乙二醇，用硝酸调节混合溶液的pH至1-2之间，然后升温到105℃，在该温度调节下搅拌回流6h；3）将步骤2）所得的混合液倒入表面皿里放入100～120℃的烘箱，烘干并研磨成粉末；4）将步骤3）所得的粉末放入马弗炉中于800～900℃下煅烧1～4h，即得到所需催化剂。3.一种如权利要求2所述的多功能催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的搅拌速率为500-800r/min。2CN103611538A说明书1/5页用于甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种用于吸收强化甲烷水蒸气重整制氢的多功能催化剂及其制备方法，属于低碳烃水蒸气重整制氢领域。背景技术[0002]氢气不仅是环境友好、高效、洁净的二次能源，而且是重要的化工原料。高纯氢广泛应用于氨合成、甲醇生产和石油化工等工业过程。氢气高效和零污染的特点带动了以氢气为基础的新型能源经济体的发展，使氢气的需求日益增加。吸收强化甲烷水蒸气重整制氢是目前工业上较成熟的制氢工艺，也是最简单和最经济的制氢方法。[0003]吸收强化甲烷水蒸气重整制氢是通过将催化剂与高温CO2吸收剂结合在一起，在反应中通过将CO2原位脱除，进而打破热力学平衡的限制，使反应向有利于H2生成的方向进行。同时，反应温度可以大幅下降，甲烷转化率提高，产物中CO、CO2的浓度降低，得到高纯度的氢气。如何制备高效和高稳定性的催化剂、吸收剂成为研究重点。[0004]甲烷水蒸气重整催化剂多为负载型过渡金属催化剂，其中以Ni为活性组分的水蒸气重整催化剂在工业上应用最为广泛。其优势在于来源广泛，价格便宜，活性能够满足工业生产要求。吸收强化工艺所采用的高温CO2吸收剂有效成分是CaO，这是因为CaO基吸收剂具有对CO2吸收速率快、吸收容量大等优点。传统工艺是将催化剂和吸收剂均匀混装进行吸收强化甲烷水蒸气重整制氢反应，这不仅使工艺复杂化，而且要保证催化剂和吸收剂稳定性一致，因为反应过程中不可能只更换催化剂或者吸收剂。因此发明一种多功能催化剂对提高能源利用率和简化生产过程至关重要。为了提高工艺效率，多功能催化剂必须具备较高的Ni分散度和较好的吸收性能。发明内容[0005]本发明的目的是制备一种集催化活性位和吸收活性位为一体且组成均匀分布的多功能催化剂，其具有优异的催化性能和吸收性能，从而提高能