[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?zhí)枺?/td>: 201210520679.8
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102974360A
• 公開（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（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: 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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃?xì)獍l(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及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。

背景技術(shù)

自從20世紀(jì)70年代的能源危機(jī)發(fā)生以來，能源問題成為全世界科學(xué)家們最為關(guān)注的問題之一。如何實(shí)現(xiàn)能源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展已成為困擾人們的難題。集中式發(fā)電、遠(yuǎn)距離輸電和大電網(wǎng)互聯(lián)的電力系統(tǒng)是目前電能生產(chǎn)、輸送和分配的主要方式。但也存在一些固有的弊端，例如，不能靈活跟蹤負(fù)荷的變化；局部事故容易擴(kuò)散；能量損失大及環(huán)境污染等。2003年美國東北部和加拿大部分地區(qū)發(fā)生的大面積停電事故，使人們開始認(rèn)識到大電網(wǎng)供電模式的弊端，以及發(fā)展分布式能源的必要性與重要性。

分布式能源系統(tǒng)是位于或鄰近負(fù)荷中心的，不以大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸送電力為主要目的，滿足環(huán)保要求的發(fā)電系統(tǒng)或由電能輸出的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，主要是由發(fā)電系統(tǒng)，供熱或制冷設(shè)備、鍋爐或蓄熱系統(tǒng)、熱換器、調(diào)節(jié)裝置以及控制系統(tǒng)組成。分布式能源系統(tǒng)遵循了科學(xué)用能原理，采用各種先進(jìn)技術(shù)，通過“分配得當(dāng)、各得所需、溫度對口、梯級利用”的方式優(yōu)化資源，提高能源的綜合利用效率。但也會有很大一部分能量隨煙氣及缸套水消耗掉，如何有效利用這部分能量是進(jìn)一步提高能源利用率的關(guān)鍵。

余熱回收換熱器是回收煙氣及缸套水余熱的重要設(shè)備，它不僅可以提高熱效率，而且可以提高能源的有效能效率。高溫?zé)煔獾臒崮苡捎跍囟雀撸虼撕苋菀准右岳茫话愣际亲畲笙薅鹊貙⑵滢D(zhuǎn)化成機(jī)械能用于動力。而數(shù)量龐大的中低溫?zé)煔庥酂崂脛t顯得開發(fā)不足。中低溫?zé)煔饧案滋姿饕糜谖帐街评洹⒉膳⒐岬龋渌矫娴膽?yīng)用則相對較少。

以甲烷和水蒸氣重整反應(yīng)利用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)排出的高溫?zé)煔馐且环N更加有效和環(huán)保的煙氣利用技術(shù)，不僅大大提高了燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的能源利用效率，更重要的是達(dá)到了環(huán)境保護(hù)的新要求。但是目前這項(xiàng)技術(shù)也存在不盡人意之處：1）甲烷水蒸氣重整反應(yīng)普遍使用的是鎳基催化劑，現(xiàn)有的鎳基催化劑面臨的重要問題是抗積碳能力較弱，使用壽命較短；2）鎳基催化劑一般使用溫度在800~900℃，燃?xì)獍l(fā)電機(jī)煙氣溫度為500~600℃，普通的鎳基催化劑很難在這個(gè)溫區(qū)范圍內(nèi)發(fā)揮催化作用，必須額外補(bǔ)充反應(yīng)所需熱量。

CN?101224427A公開了一種甲烷水蒸氣重整制氫催化劑及其制備方法，具體涉及一種以納米鈰鋯復(fù)合氧化物為載體的鎳基甲烷水蒸氣重整制氫催化劑及其制備方法，屬于甲烷重整催化劑領(lǐng)域。所述催化劑包括含量為5~30wt%的活性組分鎳、含量為0~l0wt%貴金屬催化助劑、含量為0~10wt%稀土和/或堿土金屬氧化物催化助劑、含量為50~95wt%的納米鈰鋯復(fù)合氧化物載體，鈰鋯復(fù)合氧化物載體的粒子直徑為5~20nm之間。但是這種催化劑的反應(yīng)溫度在750℃以上，當(dāng)使用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)排出的500~600℃的煙氣提供熱量時(shí)，甲烷轉(zhuǎn)化率極低，很難發(fā)揮其催化作用。

CN?101191084A公開了以甲烷重整方式利用煤氣化顯熱的多聯(lián)產(chǎn)能源方法及系統(tǒng)。該方法中，氣化爐生產(chǎn)的高溫氣化煤氣以換熱方式向甲烷水蒸氣重整反應(yīng)器提供反應(yīng)熱量，將部分高品位物理能轉(zhuǎn)化為合成氣化學(xué)能，并利用氣化煤氣富碳和重整反應(yīng)氣體富氫的特點(diǎn)，根據(jù)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求將二者按不同比例混合，免去傳統(tǒng)煤基化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的變換流程，并降低了天然氣/焦?fàn)t煤氣中甲烷處理的能耗。該發(fā)明以甲烷重整方式利用煤氣化顯熱，并利用氣化煤氣富碳和重整反應(yīng)氣體富氫的特點(diǎn)，根據(jù)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)要求將二者按不同比例混合，又降低了天然氣/焦?fàn)t煤氣中甲烷處理的能耗。此方案雖然在一定程度上避免了能量利用方面的不利因素，但是，氣化煤成分復(fù)雜，進(jìn)入甲烷重整子系統(tǒng)后，甲烷和水蒸氣的比例不好協(xié)調(diào)，且有固體粉塵顆粒、H₂S等其他物質(zhì)存在，重整反應(yīng)溫度高（850~920℃），增加了反應(yīng)器材質(zhì)的熱負(fù)荷，很容易造成催化劑中毒。另外氣化煤成分中甲烷的含量很低，甲烷重整對碳-氫比例的改變也只能有限量的，只能有限度地滿足化工產(chǎn)品生產(chǎn)中不同碳-氫比例的要求。

CN?102213142A公開了一種基于甲烷重整提高燃?xì)廨啓C(jī)再熱循環(huán)熱效率的方法。利用吸熱的甲烷重整反應(yīng)用于吸收甲烷燃燒釋放的高溫?zé)崃浚瑏砀纳迫細(xì)廨啓C(jī)循環(huán)的熱力性能，同時(shí)具有較高的熱效率。與現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)相比，循環(huán)熱效率可提高約25%，燃?xì)庋h(huán)的比功也得到提高，使燃?xì)廨啓C(jī)的整個(gè)設(shè)計(jì)在相同功率下結(jié)構(gòu)更緊湊。該發(fā)明主要是以在重整反應(yīng)中補(bǔ)充甲烷氣，以二氧化碳和甲烷的重整反應(yīng)為主反應(yīng)，這種方法更容易造成積碳，使催化劑中毒，使整個(gè)反應(yīng)無法長時(shí)間進(jìn)行，并不能從根本上改變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)再熱循環(huán)熱效率。

發(fā)明內(nèi)容