[發(fā)明專利]一種CH4/CO2重整制合成氣催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110121904.6
• 申請日: 2011-05-12
• 公開（公告）號: CN102240566A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張永發(fā);郭峰波;張國杰;趙海翔;孫亞玲;曹惠斌
• 申請（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號: B01J27/232
• 分類號: B01J27/232;C01B3/40
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與CH₄/CO₂重整制合成氣催化劑的制備方法有關(guān)，具體而言是一種半焦經(jīng)雙氧水高溫高壓水熱反應(yīng)后，通過浸漬法添加助劑的一種CH₄/CO₂重整制合成氣催化劑的制備方法。????

技術(shù)背景

在現(xiàn)有焦炭生產(chǎn)過程中，富含CH₄的焦?fàn)t煤氣直接排空或燃燒，得不到有效利用，不僅浪費了大量資源，而且污染了環(huán)境，如何能夠有效地利用CH₄和CO₂，已有很多文獻(xiàn)公開報道。

CH₄/CO₂重整理論上可以生成物質(zhì)的量之比為1：1的CO和H₂，適合合成液體燃料，不僅實現(xiàn)了煤炭資源的多聯(lián)產(chǎn)和潔凈化利用，而且減少了對溫室效應(yīng)具有重大影響的CO₂和CH₄的排放。因此，CH₄/CO₂重整制合成氣是一種將甲烷和二氧化碳加以綜合利用的有效的方法，實現(xiàn)了CO₂的減排、能源的儲備和再利用。

CH₄/CO₂重整制取合成氣是一個強吸熱反應(yīng)，需在高溫條件下才能進行，因此研究重點是選擇合適的催化劑以降低反應(yīng)溫度，現(xiàn)有關(guān)于催化劑的研究主要集中在過渡金屬和貴金屬系列，過度金屬如Ni、Co、Cu和Fe抗積碳性能較差，催化劑很快會因積碳而失活，貴金屬如Ru﹑Rh和Ir等雖然具有較高的催化活性和良好的抗積碳能力，但是價格昂貴，資源有限。如Asheroft(Ashoroft?A.?T?,et?al?.Selective?Oxidation?of?Methane?to?Synthesis?Gas?using?Transition?Metal?Catalysts?[J].?Nature,?1990,3?44?(6264)?:?319-320.)在Al₂O₃上負(fù)載Ni和Pd、Ru、Rh和Ir等金屬，考察了其重整活性和積碳情況，發(fā)現(xiàn)在Ni/?Al₂O₃和1%?Pd/?Al₂O₃催化劑上的積碳速率最大，說明了過渡金屬容易積碳，然而不易積碳的催化劑又價格昂貴，目前關(guān)于甲烷二氧化碳重整催化劑方面的公開專利文獻(xiàn)基本上均是不同的載體負(fù)載貴金屬或者過渡金屬，或者是雙金屬負(fù)載，如專利CN101637726A、CN00106166A和CN101352687A等。因此有必要尋求開發(fā)出一種價格低廉，來源廣泛，對反應(yīng)氣適應(yīng)性強的甲烷二氧化碳重整催化劑。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)半焦對甲烷二氧化碳重整制合成氣具有催化作用，專利文獻(xiàn)CN101920211A公開報道了“一種用于低溫催化氧化的半焦煙氣脫硝劑的制備方法”，采用酸、堿和高溫對半焦進行活化，提高半焦的孔容，而不能增加半焦的含氧官能團。鄭仙榮等(活性半焦脫除煙道氣中SO₂的研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報，2003，34?(3)：276-281)對半焦進行了加壓水熱活化，采用的是水蒸氣改善了半焦的空隙結(jié)構(gòu)，而不能增加半焦表面的含氧官能團。為了增加半焦的催化性能，必須要增加半焦表面的含氧官能團，同時還不會使半焦的其他組分發(fā)生變化。本發(fā)明利用雙氧水高溫高壓水熱反應(yīng)后，半焦表面含氧官能團明顯增加，然后通過浸漬法添加助劑，從而大大改善了催化劑的催化性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的問題在于通過增加半焦表面含氧官能團，即增加半焦的活性基團，然后再通過浸漬法添加助催化劑，從而提高CH₄/CO₂重整制合成氣中甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率，其目的是提供一種CH₄/CO₂重整制合成氣催化劑的制備方法。?

本發(fā)明的催化劑是利用高溫高壓水熱反應(yīng)，采用質(zhì)量百分比為2-10%的雙氧水對半焦進行修飾，增加了半焦表面含氧官能團。

本發(fā)明的催化劑由改性半焦和金屬助劑組成，金屬助劑的質(zhì)量百分比為：3-10％，半焦質(zhì)量百分比為：90-97％。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的，其具體步驟如下：

步驟一、將粒徑為5-20mm的半焦與質(zhì)量濃度為2-10%的雙氧水按固液比為1:2混合，密閉浸泡4h，得到混合物(A)；?