一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114751375A(43)申请公布日2022.07.15(21)申请号202210451245.0(22)申请日2022.04.26(71)申请人南开大学地址300350天津市津南区海河教育园区同砚路38号(72)发明人刘丽娜戴静张芝昆于宏兵(74)专利代理机构北京三聚阳光知识产权代理有限公司11250专利代理师周雷(51)Int.Cl.C01B3/40(2006.01)B01J23/78(2006.01)B01J19/08(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图4页(54)发明名称一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法(57)摘要本发明涉及焦油催化重整技术领域，具体涉及一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法。本发明提供的利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法，包括如下步骤：将含甲苯的原料气、二氧化碳气体通入装有催化剂的低温等离子体反应器中，在催化剂存在的条件下进行催化重整反应，制备得到合成气；所述催化剂包括活性组分和载体，其中活性组分为镍和铁，载体为铝镁混合氧化物。本发明提供的利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法通过催化剂和低温等离子体反应器的协同作用，有效提高了甲苯的原料气、二氧化碳气体的转化率和产物氢气和一氧化碳的选择性。CN114751375ACN114751375A权利要求书1/2页1.一种利用二氧化碳催化重整制备合成气的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含甲苯的原料气、二氧化碳气体通入装有催化剂的低温等离子体反应器中，在催化剂存在的条件下进行催化重整反应，制备得到合成气；所述催化剂包括活性组分和载体，其中活性组分为镍和铁，载体为铝镁混合氧化物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以质量分数计，所述催化剂中活性组分的质量占比为21‑25wt％，镍和铁的摩尔比为(0.96‑2.2)：(0.4‑1.38)，优选的，镍和铁的摩尔比为4:1；载体中镁和铝的质量比为(1.632‑2.208)：(0.731‑0.989)。3.根据权利要求1‑2任一项所述的方法，其特征在于，所述催化重整反应温度为100℃‑250℃，反应压力为0.1MPa‑0.3MPa，含甲苯的原料气和二氧化碳气体在介质阻挡放电区域的停留时间为2‑30s。4.根据权利要求1‑3任一项所述的方法，其特征在于，所述低温等离子体反应器的功率为10‑100W，放电频率为1‑10kHz。5.根据权利要求1‑4任一项所述的方法，其特征在于，所述含甲苯的原料气的通入流速为1‑3ml/min，所述二氧化碳气体的通入流速为5‑30ml/min；在向低温等离子体反应器中通入含甲苯的原料气和二氧化碳气体的同时还包括向所述低温等离子体反应器中通入保护气体性气体的步骤，含甲苯的原料气、二氧化碳气体和保护性气体的总通入流速为100ml/min；所述含甲苯的原料气、二氧化碳气体和保护性气体混合后的混合原料气的体积空速为1000‑14000h‑1。6.根据权利要求1‑5任一项所述的方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括如下步骤：1)将金属镍盐、金属铁盐、金属镁盐和金属铝盐溶于水，搅拌，得到混合溶液；2)将步骤1)得到的混合溶液、沉淀剂溶液和碱液同时滴加到反应装置中，滴加过程中持续搅拌反应，待步骤1)得到的混合溶液滴加完毕后停止搅拌，静置老化，获得的沉淀物洗涤至中性，然后对沉淀物进行干燥、煅烧和还原，得到所述催化剂。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1)中，所述金属镍盐、金属铁盐、金属镁盐和金属铝盐的摩尔比为(0.96‑2.2)：(0.4‑1.38)：(6.8‑9.2):(2.7‑3.7)所述混合溶液中金属镍盐的浓度为0.06‑0.12mol/L，优选的，所述金属镍盐为Ni(NO3)2·6H2O,金属铁盐为Fe(NO3)3·9H2O；金属镁盐为Mg(NO3)2·6H2O；金属铝盐为Al(NO3)3·9H2O；步骤2)中所述混合溶液和沉淀剂溶液的体积比为(1‑2):(1‑5)，优选的，沉淀剂溶液为碳酸钠溶液，碳酸钠溶液的浓度为0.8‑1.2mol/L；步骤2)中所述碱液为氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的浓度为1.5‑2.5mol/L，通过氢氧化钠溶液控制反应液pH值为9.5‑10.5；步骤2)中搅拌反应温度为55‑65℃；搅拌速度为600‑850rpm；所述老化温度为55‑65℃，老化时间为15‑20h；所述干燥温度为100‑110℃，干燥时间为20‑30h；所述煅烧步骤在空气氛围下进行，煅烧温度为550‑650℃，煅烧时间为5‑7h；所述还原步骤在还原性气氛下进行，还原的温度为750‑850℃，还原升温速率为5‑15℃/min，还原时间为0.5‑1.5h。8.根据权利要求1‑7任一项所述的方法，其特征在于