[發(fā)明專利]一種CH4重整CO2制合成氣反應(yīng)的炭基催化劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710132023.8
• 申請日: 2007-09-07
• 公開（公告）號: CN101161335A
• 公開（公告）日: 2008-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖睿;李延兵;金保升;仲兆平
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01J23/02
• 分類號: B01J23/02;B01J21/18;C01B3/40
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種CH₄重整CO₂制合成氣反應(yīng)的炭基催化劑的制備方法。具體地說，是一種將原煤顆粒和堿土金屬化合物混合制得適用于CH₄催化重整CO₂的炭基催化劑的方法。

背景技術(shù)

全球2006年天然氣估算探明儲量為175.08萬億立方米，埋深淺于2000米的煤層氣儲量約為240萬億立方米。其中中國煤層氣資源豐富，居世界第三。天然氣和煤層氣中CH₄含量比較高，一般大于90％；另外中國每年產(chǎn)生大量焦?fàn)t煤氣(煤熱解氣)，CH₄含量也在20％～30％。合理利用富含CH₄氣體成為合成氣的主要途徑是轉(zhuǎn)化CH₄為H₂和CO。

目前工業(yè)上主要采用甲烷蒸汽催化重整工藝制取合成氣，該工藝獲得的H₂∶CO為3∶1，但對于合成氣進一步轉(zhuǎn)化的許多過程如Fischer-Tropsch合成和羰基化反應(yīng)等，需要較低的H₂/CO摩爾比。甲烷重整二氧化碳制合成氣可以避免這一不足之處，因為其產(chǎn)生的H₂∶CO為1∶1。同時對緩解二氧化碳引起的溫室效應(yīng)、減輕大氣環(huán)境污染，具有十分重要的意義。

CH₄催化重整CO₂制合成氣過程的催化劑主要有兩個系列：一類是貴金屬系列，如銠、釕、鉑、銥、鈀等，其中尤以銠的催化性能最佳，但由于其資源有限，價格昂貴，不利于工業(yè)上推廣應(yīng)用；另一類是過渡金屬鎳、鈷、鐵等，其中以鎳的催化活性最佳，鎳的催化性能僅次于貴金屬銠，且價格低廉。但在高溫下，鎳基催化劑存在積炭失活和燒結(jié)等缺陷，使其工業(yè)化受到限制。

中國發(fā)明專利CN?1974732A中提出了一種利用炭催化劑或炭基催化劑使CH₄與CO₂重整轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取合成氣的方法。該發(fā)明中炭催化劑是指鐵合金焦或冶金焦，炭基催化劑是指鐵合金焦或冶金焦經(jīng)浸漬鎳離子改性的催化劑。相比貴金屬催化劑和鎳基催化劑，該炭催化劑和炭基催化劑具有廣闊的來源，價格比較低廉，而且不易積炭失活，成為CH₄催化重整CO₂工業(yè)化應(yīng)用最有潛力的催化劑之一。

但是使用炭催化劑制取合成氣要求反應(yīng)溫度在1000～1250℃，這無疑要消耗大量能源，提高反應(yīng)器造價，從而經(jīng)濟成本增加。本發(fā)明公開了一種新型炭基催化劑的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的在于提供一種CH₄重整CO₂制合成氣反應(yīng)的炭基催化劑的制備方法。在制焦的原煤顆粒中加入堿土金屬化合物，使得焦炭在重整反應(yīng)中的催化性能提高，從而節(jié)約能源和降低反應(yīng)器成本。而且本發(fā)明與前述發(fā)明專利CN1974732A中的炭基催化劑相比，制作工藝比較簡單。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種CH₄重整CO₂制合成氣反應(yīng)的炭基催化劑的制備方法，是在制取焦炭的原煤顆粒中加入了堿土金屬化合物；其制取步驟如下：

1.)采用球磨機將原煤粉碎至80μm以下顆粒，然后將原煤顆粒與堿土金屬化合物混合，原煤顆粒與堿土金屬化合物混合的重量比例為：1.5∶1～19∶1，以機械混合的方式添加堿土金屬化合物，制得原煤顆粒與堿土金屬化合物的混合物，

2.)將1)步制得的混合物攪拌均勻，然后在900～1250℃條件下熱解，至沒有揮發(fā)份析出，制得塊狀炭基催化劑，

3.)將2)步制得的炭基催化劑粉碎至所需的顆粒大小。

上述方法所述的堿土金屬化合物是指堿土金屬的氧化物及氫氧化物。

上述方法所述的堿土金屬是指鎂(Mg)和鈣(Ca)二種金屬。

在制焦的原煤顆粒中加入堿土金屬化合物時，原煤顆粒與堿土金屬化合物混合比為1.5∶1～19∶1(重量)。

該發(fā)明適用范圍是CH₄重整CO₂制合成氣反應(yīng)。

有益效果：與沒有添加堿土金屬化合物的炭催化劑相比，在CH₄轉(zhuǎn)化率相同的情況下，能顯著降低反應(yīng)溫度，較大幅度降低能耗。

具體實施方式

下面通過實施例詳細(xì)說明本發(fā)明，