[發(fā)明專利]鎳基催化劑載體及其制備方法和應用以及鎳基催化劑及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN105498852B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉紅梅;張明森;徐向亞;姜健準;馮靜
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J37/34;B01J23/755;B01J35/10;C01B3/40
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權代理有限公司 11283
• 代理人: 王崇;李婉婉

本發(fā)明公開了一種鎳基催化劑載體的制備方法及一種鎳基催化劑載體及其在甲烷自熱重整制合成氣中的應用；以及一種鎳基催化劑及一種鎳基催化劑的制備方法，以及該鎳基催化劑在甲烷自熱重整制合成氣中的應用；以及一種甲烷自熱重整制合成氣的方法。其中，所述鎳基催化劑載體的制備方法包括：(1)將鋁鹽水溶液在堿性條件下與沉淀劑接觸，老化，分離得到氫氧化鋁水凝膠，然后用水和醇溶劑分別依次清洗所述的氫氧化鋁水凝膠，得到氫氧化鋁醇凝膠；(2)在超聲條件下，將所述的氫氧化鋁醇凝膠與鎂鹽醇溶液接觸，然后去除溶劑，干燥并焙燒，得到Mg?Al₂O₃載體。本發(fā)明制備鎳基催化劑的方法，可以降低制備成本，操作簡單，條件易于控制，產(chǎn)品重復性好。

技術領域

本發(fā)明屬于催化劑制備領域，具體涉及一種鎳基催化劑載體的制備方法及一種鎳基催化劑載體及其在甲烷自熱重整制合成氣中的應用；以及一種鎳基催化劑及一種鎳基催化劑的制備方法，以及該鎳基催化劑在甲烷自熱重整制合成氣中的應用；以及一種甲烷自熱重整制合成氣的方法。

背景技術

甲烷重整制合成氣是甲烷化工利用的主要路線，廣泛應用于合成氨、甲醇和氫氣等的生產(chǎn)過程。其中，甲烷水蒸汽重整技術是目前工業(yè)應用最廣泛的重整技術，但是該反應是一個強吸熱反應，并且反應條件要求水汽投料比很高以避免積碳生成，因此該工藝過程能耗高、反應條件苛刻、設備投資大、生產(chǎn)能力低。另外，甲烷水蒸汽重整所制得的合成氣H₂/CO比較高，適合于合成氨及制氫，而不適用于甲醇合成和費托合成等過程。從節(jié)約能源和抑制催化劑積碳的目的出發(fā)，近年來，許多科研人員致力于開發(fā)新的、高效的用于生產(chǎn)廉價合成氣的天然氣轉化工藝，其中包括甲烷部分氧化反應和甲烷二氧化碳重整反應。甲烷部分氧化反應是一個放熱反應，無需外界大量供熱，并且反應產(chǎn)物H₂/CO為2，適用于甲醇合成和費托合成。但是由于反應過程中放出的熱量難以控制及體系中存在爆炸隱患，該過程難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應用。甲烷二氧化碳重整反應可同時利用CH₄和CO₂兩種溫室氣體，對環(huán)境保護有深遠意義；而且該反應產(chǎn)物中H₂/CO比較低(接近1)，更適合生產(chǎn)甲醛、聚碳酸脂和乙醇等化工原料。盡管該反應具有上述不可比擬的優(yōu)勢，但是也存在兩個明顯的缺點：1.催化劑易因積碳而失活；2.該反應為強吸熱反應，需要大量的能耗。

甲烷自熱重整反應耦合了放熱的部分氧化反應和吸熱的水蒸氣重整反應，旨在將單一重整過程的優(yōu)點結合起來，以彌補天然氣單一重整工藝中存在的這樣或那樣的不足。該反應通過調節(jié)水、氧氣和甲烷的相對濃度，可以得到不同氫氣和一氧化碳比例的合成氣，同時實現(xiàn)系統(tǒng)的自供熱，從技術和經(jīng)濟角度而言都是制備合成氣的一種先進方法。

甲烷重整制合成氣的催化劑主要是貴金屬催化劑和鎳基催化劑，前者價格昂貴、資源稀缺，后者易于積碳、穩(wěn)定性較差。為了改善鎳基催化劑的反應性能，研究人員改進了催化劑的制備方法。比如：以堇青石作為第二載體，進行兩次負載制備成整體催化劑(CN102407119B)；制備具有介孔結構的載體，經(jīng)過負載獲得鎳基催化劑(CN102416328A，CN101890352A，CN1309079A，CN100388975C)；或者除主要活性金屬組分鎳以外，還要再添加貴金屬Pt、Pb、Ru等才能獲得良好的催化性能(CN1785516A，CN100488628C，CN101279271B，CN101284241A，CN101637726A)。上述各種鎳基催化劑的改進方法都會導致催化劑制備工藝更加繁瑣，制備成本增加，制備周期延長，甚至會使用到對環(huán)境資源不利的試劑或原料。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的鎳基催化劑制備工藝復雜、制備原料價格昂貴、鎳物種分散不均勻的缺陷，提供了一種易于操作且成本低廉的鎳基催化劑的制備方法以及該鎳基催化劑在甲烷自熱重整制合成氣中的應用。