[發(fā)明專利]一種用于甲醇水蒸氣制氫的微通道反應器納米催化劑涂層及其制備方法

無效

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• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101837292A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 耿世達
• 申請（專利權）人: 耿世達
• 主分類號: B01J23/835
• 分類號: B01J23/835;C01B3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種微通道反應器催化劑涂層及其制備方法，尤其是涉及一種專用于甲醇水蒸氣制氫的微通道反應器內壁納米催化劑涂層及其制備方法。

背景技術

隨著社會經濟的發(fā)展，包括石油、煤、天燃氣等在內的礦物質能源正在以越來越快的速度消耗，氫能源由于其高效和無污染進入了人們的視野。

制氫的常用方法是水的裂解，這需要額外的能量，成本高。近年來，隨著人們對氫能的重視，甲醇水蒸氣重整制氫方法引起了人們的研究。

甲醇制氫反應器可以采用顆粒催化劑，也可以采用涂層催化劑。

采用顆粒催化劑的反應器從結構上可分為管式、板式和微通道幾種形式，它們都是填料床反應器，都通過在管內、板間、微通道中填充顆粒催化劑來反應。在這類反應器中，熱量需要對流先傳遞到反應器壁上，然后通過催化劑傳遞，顆粒催化劑存在熱阻，會阻礙催化劑的有效利用。

采用涂層催化劑的反應器也可分為管式、板式、微通道反應器，由于催化劑涂層較薄，更適合做成微通道反應器。為了提高反應器的傳熱傳質效率，開發(fā)一種用于微通道反應器的納米涂層催化劑變得非常必要。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種具有較好的穩(wěn)定性和較高活性的用于甲醇水蒸氣制氫的微通道反應器納米催化劑涂層以及如何在微通道反應器內壁上生成該納米催化劑涂層的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所給出的催化劑涂層是采用納米級CuO、ZnO、La₂O₃、Ce₂O₃中的一種或幾種與納米級A1₂O₃混合成催化劑，采用噴涂方法將該納米催化劑沉積在反應器內壁上。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還給出了如何在微通道反應器內壁上形成納米催化劑涂層的制備方法，該制備方法包括以下制備步驟和條件：

1)按照Cu∶Zn∶La∶Ce∶Al摩爾比為100∶0～85∶0～10∶0～8∶15稱取硝酸銅，硝酸鋅，硝酸鑭，硝酸鍶和硝酸鋁，溶于蒸餾水中，再加入到適量的過飽和Na₂CO₃或NaHCO₃中，用噴頭將此混合溶液噴在微通道反應器內壁上，在內壁上發(fā)生沉淀反應，形成納米級的沉淀；

2)沉淀靜置后，洗掉過量的Na₂CO₃或NaHCO₃，然后在100-110℃烘箱中烘干；

3)將微通道反應器置于馬弗爐中，在400-500℃煅燒2-3小時，即制得內壁有納米催化劑涂層的微通道反應器。

本發(fā)明的有益效果是，微通道反應器內壁均勻涂覆有本發(fā)明所給定的納米催化劑涂層，用于進行甲醇水蒸氣制氫反應，可大大提高甲醇的轉化率和二氧化碳的選擇性。

具體實施方式

實施例一：

按照Cu，Zn，La，Ce，Al摩爾比為100∶75∶10∶0∶15稱取硝酸銅，硝酸鋅，硝酸鑭，硝酸鍶和硝酸鋁溶于蒸餾水中，加入適量的過飽和Na₂CO₃中，用噴頭將混合溶液噴在反應器內壁上，在內壁上發(fā)生沉淀反應，形成納米級的沉淀。沉淀靜置后，洗掉過量的Na₂CO₃，然后在100-110℃烘箱中烘干。將反應器在馬弗爐中500℃煅燒2小時，制得內壁有納米催化劑涂層的微通道反應器。采用此反應器進行甲醇水蒸氣重整制氫反應，甲醇轉化率為97.1％，二氧化碳選擇率為98.4％。

實施例二：

按照Cu，Zn，La，Ce，Al摩爾比為100∶85∶0∶0∶15稱取硝酸銅，硝酸鋅，硝酸鑭，硝酸鍶和硝酸鋁溶于蒸餾水中，加入適量的過飽和NaHCO₃中，用噴頭將混合溶液噴在反應器內壁上，在內壁上發(fā)生沉淀反應，形成納米級的沉淀。沉淀靜置后，洗掉過量的NaHCO₃，然后在100-110℃烘箱中烘干。將反應器在馬弗爐中400℃煅燒3小時，制得內壁有納米催化劑涂層的微通道反應器。采用此反應器進行甲醇水蒸氣重整制氫反應，甲醇轉化率為93％，二氧化碳選擇率為94.3％。

實施例三：