[發(fā)明專利]一種逆水煤氣變換催化劑用于逆水煤氣變換反應的方法

有效

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• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103183346A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 王路輝;劉輝;陳英;楊淑清;張仁坤
• 申請（專利權）人: 浙江海洋學院
• 主分類號: C01B31/18
• 分類號: C01B31/18
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

本發(fā)明涉及石油化工技術領域，特別涉及一種逆水煤氣變換催化劑用于逆水煤氣變換反應的方法。?

背景技術

逆水煤氣變換反應方程式如下：?

CO₂?+?H₂?=?CO?+?H₂O??ΔH=+41?kJ/mol??????????????????????????

該反應是一個可逆吸熱等摩爾反應，高溫有利于逆水煤氣變換反應的進行。

近年來，世界各國為解決能源緊張、資源短缺、溫室氣體效應等問題，十分關注CO₂的開發(fā)利用研究。CO₂作為碳源，被認為將是人類利用碳源的必然發(fā)展趨勢。大氣與水中的CO₂含碳量是石油、天然氣及煤的十倍。故當油、氣、煤資源短缺時，CO₂不失為良好的碳源后各物資。目前由于世界各國工業(yè)化的進程較快，能源的消耗增長也隨之變快。每年燃燒的礦物質使空氣中CO₂濃度急劇增加，就會導致所謂的溫室效應，從而使地表和低層大氣溫度升高。?

隨著CO₂大量排放引起的溫室效應日益嚴重，CO₂的轉化和應用研究日見活躍，其中逆水煤氣變換反應（RWGS）被認為是最有應用前景的反應之一。銅基催化劑和Ni基催化劑可用于逆水煤氣變換反應。逆水煤氣變換反應是吸熱反應，因此高溫有利于CO的生成。銅基催化劑由于熱穩(wěn)定性差，不適合用于高溫反應。添加Fe助劑，可提高銅基催化劑的催化活性和高溫熱穩(wěn)定性，但催化劑的活性仍然有待提高。Ni/Al₂O₃催化劑用于逆水煤氣變換反應表現(xiàn)出了很好的活性，但在反應過程中產(chǎn)生了大量的甲烷副產(chǎn)物。同時催化劑的活化方法對其性能有重要影響，是一個需要考慮的關鍵因素，現(xiàn)有的銅基催化劑及Ni/Al₂O₃催化劑的活化方法一般采用氮氣或氫氣活化，如CN101607206A的發(fā)明中公開的內(nèi)容。目前，尚未有CeO₂基金屬催化劑用于高溫逆水煤氣變換反應的研究報道，如何開發(fā)CeO₂基金屬催化劑的有效活化方法有待探索。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種逆水煤氣變換催化劑用于逆水煤氣變換反應的方法，選用鎳鈰催化劑用于逆水煤氣變換反應，采用特殊的活化方法，活化效果好，催化反應時具有良好的催化活性、熱穩(wěn)定性，且成本低。?

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種逆水煤氣變換催化劑用于逆水煤氣變換反應的方法，所述的方法為：

（1）催化劑的活化

采用60-100目的鎳鈰催化劑作為逆水煤氣變換催化劑，以高純二氧化碳氣體在600-800℃對鎳鈰催化劑活化處理1-2小時。

（2）逆水煤氣變換反應?

將活化處理后的鎳鈰催化劑與60-100目的石英砂按照1:2.5-3的重量比例混合均勻，通逆水煤氣原料氣，600-800℃下催化反應獲得水煤氣。將鎳鈰催化劑與石英砂混合，為了能夠在催化反應時精確、穩(wěn)定的控制反應溫度，確保反應的穩(wěn)定進行。

一般催化劑的活化是通氫氣還原，而本發(fā)明針對鎳鈰催化劑，采用特殊的高純二氧化碳氣體進行活化，取得了較佳的活化效果，而一般的活化方法并不能有效活化鎳鈰催化劑。?

作為優(yōu)選，所述鎳鈰催化劑中鎳的質量百分比為0.25%-0.5%。控制鎳的質量百分比為0.25%-0.5%，不但催化活性較佳，同時，最重要的是高純二氧化碳氣體能對其進行有效活性，雖然鎳的質量百分比更高可能獲得更佳的催化活性，但是，當鎳的質量百分比超過0.5%，則高純二氧化碳氣體無法有效起到活化作用，而且易發(fā)生甲烷化副反應，反而使得鎳鈰催化劑的選擇性下降。?

作為優(yōu)選，所述鎳鈰催化劑采用共沉淀法制備，具體為：將硝酸鈰溶液和硝酸鎳溶液混合均勻后，以氫氧化鈉和碳酸鈉為沉淀劑，氫氧化鈉和碳酸鈉的摩爾比為1:1，并流滴定，在此過程中，沉淀液的pH值控制在10±0.1范圍內(nèi)，在室溫條件下攪拌4?-5h，老化過夜，隨后過濾，用蒸餾水反復洗滌，直到pH<7.5，在80-100?℃下干燥20-24?h，然后在馬弗爐中600-800?℃下焙燒3-4?h，得到鎳的質量百分比為0.25%-0.5%的Ni–CeO₂催化劑。?

作為優(yōu)選，所述高純二氧化碳氣體的純度在99.99%以上。?