[發明專利]一種制備合成氣的催化劑及制法和應用

無效

• 申請號: 200910074205.3
• 申請日: 2009-04-18
• 公開（公告）號: CN101530809A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 郭向云;尚如靜;靳國強;王英勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J23/755;B01J37/02;C01B3/40
• 代理公司: 山西五維專利事務所（有限公司）
• 代理人: 李 毅

技術領域

本發明涉及一種催化劑及其制備方法，具體地說涉及一種甲烷部分氧化或甲烷二氧化碳重整制備合成氣的催化劑及其制備方法。

背景技術

我國石油資源相對貧乏，現有的石油資源遠不能滿足燃油消耗和化學工業對石油資源的需求。因此，尋求新的能源和化學工業資源，已成為急需解決的關鍵問題之一。相對而言，我國的天然氣和煤層氣資源儲量豐富，作為一種新的能源和化學工業原料，有望成為石油資源的替代品，但它們能量密度低、不易壓縮、運輸、儲藏，從而限制了其在能源和其它相關領域中的應用。因此，如何將天然氣和煤層氣轉化為易于運輸和使用的高附加值液體產品，成為各國科研工作者面臨的一個重要課題。由于天然氣和煤層氣的主要成分都是甲烷，因此天然氣和煤層氣轉化為化學品的關鍵環節就是甲烷轉化。甲烷部分氧化及甲烷二氧化碳重整制備合成氣，然后合成其它化學品，是高效利用天然氣和煤層氣資源的一種有效途徑。由于甲烷部分氧化是在高溫、高空速下進行的，催化劑活性組分易燒結、流失，且反應過程中催化劑易積炭，造成催化劑活性下降。而甲烷二氧化碳重整制合成氣是強吸熱反應，能耗大且催化劑積碳嚴重。因此，開發具有活性高、穩定性好的催化劑是甲烷制合成氣研究工作的關鍵。

目前關于甲烷部分氧及甲烷二氧化碳重整化制備合成氣的催化劑及其制備方法已有文獻報道，如：中國專利(申請號：200810071152.5)中公開了一種用于甲烷部分氧化制合成氣的催化劑，該催化劑以過渡金屬Co與貴金屬為活性組分，堿土金屬為助劑，γ-Al₂O₃為載體。中國專利(申請號：200310109658.8)中公開了一種甲烷部分氧化制合成氣的催化劑。該催化劑以高比表面碳化硅為載體，鎳為活性組分，稀土金屬氧化物為助劑。其中：氧化鎳6-25％，稀土金屬氧化物0-6％，碳化硅69-94％。中國專利(申請號：200610102307.8)中公開了一種用于甲烷部分氧化制備合成氣催化劑及其制備方法。該催化劑以鎳為活性組分，以球形生物形貌碳化硅為載體。其特征為：氧化鎳5-20％，氧化物助劑2-25％，碳化硅55-99％。中國專利(申請號：00106166.6)中公開了一種用于甲烷二氧化碳重整制合成氣的催化劑，該催化劑以鎳為活性組分，以超細ZrO₂為載體。中國專利(申請號：00124421.3)中公開了一種用于甲烷二氧化碳重整制合成氣的納米晶氧化物負載鎳的催化劑。該催化劑的組成成分的重量百分比為：鎳：3-30％，納米晶氧化為：70-97％，所述的納米晶氧化物為二氧化鋯或氧化鎂。中國專利(申請號：03129073.6)中公開了一種甲烷二氧化碳重整及甲烷部分氧化耦合反應硫化床制合成氣的催化劑。該催化劑以堿土金屬鈣、鍶和鋇改性的微球硅膠為載體，以鎳為活性組分的雙金屬催化劑。目前開發的甲烷部分氧化及甲烷二氧化碳重整制備合成氣的催化劑，主要以氧化物材料作催化劑載體。該類催化劑由于自身的導熱性能較差，在反應過程中容易引起催化劑燒結和積碳；而碳化硅載體在提高催化劑的抗燒結和積碳方面有顯著效果，但在反應過程中，仍然有少量的積碳存在，從而影響催化劑的使用壽命。因此，如何提高催化劑材料的熱穩定性和熱傳導性能，是解決該類催化劑結焦和失活的關鍵環節之一。

發明內容

本發明的目的是解決目前的甲烷部分氧化或甲烷二氧化碳重整制備合成氣催化劑中存在的穩定性差和易積碳失活等問題，開發一種催化活性高且穩定性好的可用于甲烷部分氧化或甲烷二氧化碳重整制備合成氣的催化劑及制備方法。

本發明是通過下列方法的實現的，將可溶性金屬鎳鹽溶解在蒸餾水或無水乙醇溶劑中，然后將氮化硅浸泡在上述溶液中，在一定條件下將金屬鹽沉積在氮化硅表面上，烘干焙燒后，即可得到甲烷部分氧化制備合成氣催化劑。催化劑的評價實驗是在固定床反應器上完成的，氣體組分的定性與定量結果是通過氣相色譜完成的。

本發明的催化劑以氮化硅材料為載體，金屬鎳為活性組分，其重量百分比組成為：

鎳1-50wt％??????????????氮化硅50-99wt％。

如上所述的氮化硅的比表面積為5-100m²/g。

本發明的催化劑制備方法為：

(1)、配制濃度為1-20wt％的可溶性鎳鹽溶液；