[發(fā)明專利]一種甲烷水蒸氣重整催化劑、其制備方法及燃?xì)獍l(fā)電機(jī)煙氣利用的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210520679.8
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102974360A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘中學(xué);趙偉;仵浩;武斌;李曉潔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/83
• 分類號(hào): B01J23/83;B01J23/755;C01B3/40;F02B43/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

1.一種甲烷水蒸氣重整催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1）將催化劑載體、增稠劑與水混合，超聲分散后制備得到催化劑載體顆粒；

2）將可溶性鎳鹽和催化助劑溶于水中制成混合溶液；

3）將氨水滴入混合溶液中，制備成鎳溶膠；

4）向鎳溶膠中加入催化劑載體顆粒，攪拌分散并進(jìn)行二次造粒，還原后得到甲烷水蒸氣重整催化劑。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑載體選自納米Al₂O₃、納米SiO₂或納米ZrO₂中的一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選納米Al₂O₃；

優(yōu)選地，所述增稠劑為松油醇和或/聚乙二醇；

優(yōu)選地，所述可溶性鎳鹽選自氯化鎳、硝酸鎳、草酸鎳或硫酸鎳中的一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選氯化鎳和/或硝酸鎳，最優(yōu)選硝酸鎳；

優(yōu)選地，所述催化助劑選自硝酸鈰、硝酸鑭或硝酸鋯中的一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選硝酸鈰。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟1）所述的超聲分散時(shí)間為1~30min，優(yōu)選5~20min，進(jìn)一步優(yōu)選10min；

優(yōu)選地，超聲分散后進(jìn)行噴霧造粒得到催化劑載體顆粒。

4.如權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步驟2）所述可溶性鎳鹽和催化助劑的質(zhì)量比為6~23:1，優(yōu)選8~20:1，進(jìn)一步優(yōu)選地10:1；

優(yōu)選地，所述可溶性鎳鹽在混合溶液中的摩爾濃度為0.05~0.25mol/L，進(jìn)一步優(yōu)選0.08~0.2mol/L，最優(yōu)選0.1mol/L。

5.如權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步驟3）將氨水滴入混合溶液中的速度為0.5~2滴/s，進(jìn)一步優(yōu)選1滴/s；

優(yōu)選地，所述氨水滴入混合溶液后，混合溶液的pH為5~6.8，進(jìn)一步優(yōu)選6.5。

6.如權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步驟4）所述催化劑載體顆粒與鎳溶膠的質(zhì)量比為5~15:1，優(yōu)選10:1；

優(yōu)選地，所述攪拌分散時(shí)間為5~30min，進(jìn)一步優(yōu)選10min；

優(yōu)選地，所述二次造粒方式為噴霧造粒；

優(yōu)選地，所述還原為通入還原性氣體對(duì)催化劑顆粒進(jìn)行還原處理。

7.一種甲烷水蒸氣重整催化劑，其特征在于，所述催化劑通過(guò)如權(quán)利要求1-6之一所述的制備方法得到。

8.一種燃?xì)獍l(fā)電機(jī)煙氣利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1）將如權(quán)利要求7所述的甲烷水蒸氣重整催化劑裝填于甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器內(nèi)；

2）將一部分甲烷通入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃燒，發(fā)電的同時(shí)形成高溫?zé)煔猓涣硪徊糠旨淄檫M(jìn)入甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器；

3）將高溫?zé)煔夥譃閮陕罚阂宦窞樗羝l(fā)生裝置提供熱量將水變成水蒸氣；另一路直接進(jìn)入甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器外循環(huán)為重整反應(yīng)提供熱量；

4）重整反應(yīng)后生成的H₂和CO的合成氣再次循環(huán)進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃燒發(fā)電。

9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述高溫?zé)煔獾臏囟葹?00~600℃，優(yōu)選500~600℃；

優(yōu)選地，所述水蒸氣與進(jìn)入重整反應(yīng)器的甲烷的摩爾比為0.5~3:1，進(jìn)一步優(yōu)選1:1；

優(yōu)選地，步驟4）所述的合成氣經(jīng)吸附后再次循環(huán)進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃燒發(fā)電。

所述甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器無(wú)需外界提供額外熱量，由煙氣自身熱量啟動(dòng)重整反應(yīng)，反應(yīng)溫度維持在500~600℃。

10.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

1）將甲烷水蒸氣重整催化劑裝填于甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器內(nèi)；所述甲烷水蒸氣重整催化劑通過(guò)以下方法制備得到：

將納米Al₂O₃、增稠劑與去離子水混合，超聲分散后進(jìn)入噴霧干燥機(jī)制作催化劑載體顆粒，收集備用；將硝酸鎳和硝酸鈰溶于去離子水中，將氨水以1滴/s的速度滴入混合溶液中，使混合溶液pH=6.5，制成鎳溶膠；最后加入制備好的催化劑載體顆粒，攪拌分散，進(jìn)入噴霧干燥機(jī)進(jìn)行二次噴霧造粒，還原后得到甲烷水蒸氣重整催化劑；

2）將一部分甲烷通入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃燒，發(fā)電的同時(shí)形成500~600℃的高溫?zé)煔猓涣硪徊糠旨淄檫M(jìn)入甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器；

3）將高溫?zé)煔夥譃閮陕罚阂宦窞樗羝l(fā)生裝置提供熱量將水變成水蒸氣，所述水蒸氣與進(jìn)入重整反應(yīng)器的甲烷的摩爾比為1:1；另一路直接進(jìn)入甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器外循環(huán)為重整反應(yīng)提供熱量；

4）甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器無(wú)需外界提供額外熱量，由煙氣自身熱量啟動(dòng)重整反應(yīng)，反應(yīng)溫度維持在500~600℃；

5）重整反應(yīng)后生成的H₂和CO的合成氣經(jīng)吸附后再次循環(huán)進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)電機(jī)燃燒發(fā)電。