适用于甲烷湿重整的催化剂、制备、还原及应用方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115282975A(43)申请公布日2022.11.04(21)申请号202210907775.1(22)申请日2022.07.29(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人董新新金保昇黄亚继刘洋程树朝张文杰周浩楠(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467专利代理师季承(51)Int.Cl.B01J23/835(2006.01)B01J37/18(2006.01)C01B3/40(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称适用于甲烷湿重整的催化剂、制备、还原及应用方法(57)摘要本发明公开了一种适用于甲烷湿重整的催化剂、制备、还原及应用方法。本发明中镍‑锡‑铝甲烷湿重整三元氧化物催化剂，使用锡为镍基催化剂合适的助剂，有助于提高催化剂的抗积碳能力。本发明适用于低汽碳比甲烷湿重整三元氧化物催化剂的制备方法中，采用球磨‑熔盐法制备催化剂，不仅使得催化剂中的镍活性组分在熔盐环境中高度分散从而增强反应活性，而且添加的锡助剂有助于提高催化剂的抗积碳能力，有效地解决了甲烷湿重整反应在低汽碳比条件下积碳严重而快速失活的问题。本发明还提供了一种适用于甲烷湿重整的催化剂的还原方法及适用于甲烷湿重整的催化剂的使用方法，可最大程度发挥镍‑锡‑铝甲烷湿重整三元氧化物催化剂的活性。CN115282975ACN115282975A权利要求书1/1页1.一种适用于甲烷湿重整的催化剂，其特征在于：所述催化剂包括活性成分、助剂和无机氧化物骨架；所述活性成分为镍，以金属质量计，占催化剂质量百分比为3‑8%；所述助剂为锡，以金属质量计，占催化剂质量百分比为0.5‑3%；所述无机氧化物骨架为氧化铝。2.一种适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、将金属盐以及熔盐，采用球磨均匀混合制得催化剂前驱体；所述金属盐包括镍的金属盐、锡的金属盐和铝的金属盐；步骤二、将催化剂前驱体高温焙烧；步骤三、将焙烧产物洗涤、烘干得催化剂产品。3.根据权利要求2所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：所述镍的金属盐为镍的乙酸盐，所述锡的金属盐为锡的草酸盐，所述铝的金属盐为铝的硝酸盐。4.根据权利要求3所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：所述熔盐为硝酸钠。5.根据权利要求2所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：所述熔盐与金属盐的摩尔比为1.5‑2.5。6.根据权利要求3所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述球磨时间为20‑60分钟。7.根据权利要求3所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述焙烧氛围为空气；所述焙烧温度为400‑550度。8.根据权利要求3所述的适用于甲烷湿重整的催化剂的制备方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述洗涤溶剂为去离子水或乙醇；所述洗涤溶剂与焙烧产物体积比为15:1‑20:1。9.一种适用于甲烷湿重整的催化剂的还原方法，其特征在于：在氮气氛围下以3‑5°C/min的升温速率，将如权利要求1所述的适用于甲烷湿重整的催化剂缓慢升至450‑500°C，切换气体为氮气和氢气混合的还原性气氛，氢气占气体总体积浓度为15‑25%，恒温还原2‑4h。10.一种适用于甲烷湿重整的催化剂的使用方法，其特征在于：在常压，温度800‑900‑1℃，气体体积空速1000‑2000h，原料气H2O/CH4比值0.5‑1.0环境下，将如权利要求9所述的还原后的催化剂，应用于低汽碳比甲烷湿重整反应。2CN115282975A说明书1/5页适用于甲烷湿重整的催化剂、制备、还原及应用方法技术领域[0001]本发明涉及甲烷湿重整领域，尤其涉及一种适用于低汽碳比条件下甲烷湿重整的催化剂、制备、还原及应用方法。背景技术[0002]制取氢气的技术包括烃类重整、生物质/煤气化和电解水等，但目前为止产量最大、运用最多的则为甲烷湿重整技术，其氢气产量覆盖了全球需求量的近一半。[0003]甲烷湿重整又名甲烷水蒸气重整(SMR)，为可逆吸热反应，一般需在高温下进行(700～1000℃内)，使用的催化剂活性组分一般为镍、铁、钴等金属元素。由于反应过程中会在催化剂表面产生大量积碳，因此在进料时采用过量的水蒸气以加速积碳的去除从而延长催化剂寿命。[0004]然而，过量的水蒸气伴生了对产气的稀释作用以及蒸发所需要的额外能耗，因而低汽碳比甲烷湿重整技术逐渐引起了产业的关注，如何平衡原料低汽碳比条件以及催化剂严重的积碳现象成为这一技术放大应用的突破口。[0005]在甲烷湿重整催化剂中，镍基催化剂具有与贵金属催化剂相当的活性，因此其研究较多且深入、应用