[發(fā)明專利]橄欖石催化劑用于甲烷的二氧化碳重整的用途在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201580036148.3 | 申請(qǐng)日： | 2015-07-16 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN106660020A | 公開（公告）日： | 2017-05-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 勞倫斯·德索薩;維努·維斯瓦納特;烏戈·拉翁;阿迦迪恩·馬梅多夫 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 沙特基礎(chǔ)全球技術(shù)有限公司 |
| 主分類號(hào)： | B01J29/06 | 分類號(hào)： | B01J29/06;B01J23/16;B01J23/10;B01J21/10;B01J23/34;B01J23/70;B01J37/04;B01J37/08 |
| 代理公司： | 北京品源專利代理有限公司11332 | 代理人： | 鞏克棟,楊生平 |
| 地址： | 荷蘭貝亨*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 橄欖石 催化劑 用于 甲烷 二氧化碳 重整 用途 | ||
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求于2014年7月17日提交的題為“橄欖石催化劑用于甲烷的二氧化碳重整的用途”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/025,782的權(quán)益。所引用的申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用并入本文。
發(fā)明領(lǐng)域
本發(fā)明一般性地涉及能夠從甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)生產(chǎn)氫氣(H2)和一氧化碳的本體金屬氧化物催化劑的用途。特別地，本體金屬氧化物催化劑包括島硅酸鹽和兩種或更多種金屬或其金屬化合物。
背景技術(shù)
合成氣體或“合成氣”是包括一氧化碳和氫氣的氣體混合物。合成氣通常用作中間氣體以生產(chǎn)大范圍各種各樣的產(chǎn)物，例如混合醇、氫氣、氨、i-C4烴、混合醇、費(fèi)-托產(chǎn)物(例如蠟、柴油燃料、烯烴、汽油等等)甲醇、乙醇、醛、醇等。合成氣也可以用作直接燃料源，例如用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
生產(chǎn)合成氣的更常見的方法之一是通過將烴氣體例如甲烷氧化。例如，甲烷的受控氧化可以使用二氧化碳、水或氧氣或這些材料的組合進(jìn)行。對(duì)于工業(yè)規(guī)模應(yīng)用，可以通過使用蒸汽將甲烷重整為合成氣，例如通過以下反應(yīng)：
CH4+H2O→CO+3H2
在蒸汽重整過程中獲得的CO/H2的比率為約0.33。然而，許多應(yīng)用需要約1.0的CO/H2。這些應(yīng)用包括醛、醇和氨的生產(chǎn)。因此，目前的解決方案是使用分離技術(shù)從所產(chǎn)生的合成氣中除去過量的H2，這可能降低高效的生產(chǎn)，同時(shí)增加相關(guān)的成本。通過甲烷的干重整可將CO/H2的比率提高到約1.0。在甲烷的干重整中，甲烷與二氧化碳或二氧化碳和氧氣的混合物反應(yīng)，如下列方程式所示：
CH4+CO2→2CO+2H2
CH4+CO2+1/2O2→2CO+3H2+H2O
催化劑用于增加上述兩種重整反應(yīng)的反應(yīng)速率。與甲烷的干重整(使用二氧化碳)相關(guān)的一個(gè)問題是當(dāng)前的催化劑易于燒結(jié)，這降低了催化劑的活性表面。另一個(gè)問題是在幾百小時(shí)內(nèi)保持其結(jié)構(gòu)和尺寸具有良好穩(wěn)定性的負(fù)載型化劑，最終隨著時(shí)間開始尺寸增大。因此，在干重整應(yīng)用中，隨著催化劑的粒度隨時(shí)間增加，在催化劑孔結(jié)構(gòu)中形成團(tuán)聚體(例如焦炭)的傾向也增加。
發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了在甲烷的干重整過程中遇到的燒結(jié)和焦化問題的解決方案。甲烷的干重整也稱為甲烷的二氧化碳重整。該方法在沒有水或蒸汽的情況下進(jìn)行。至少一種解決方案在于在基本上干燥的條件下使用能夠從由甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)組成的反應(yīng)物氣體流產(chǎn)生氫氣(H2)和一氧化碳(CO)的本體金屬氧化物催化劑，以降低催化材料在高溫下的燒結(jié)和焦化。反應(yīng)物氣體流基本上不含水，或0.1重量％或更少的水。本體金屬氧化物催化劑包括金屬和島硅酸鹽的混合物。例如，用于甲烷干重整的本體金屬氧化物催化劑包括島硅酸鹽、鎳(Ni)和錳(Mn)、鎂(Mg)或鈣(Ca)。本體金屬氧化物催化劑的另一個(gè)實(shí)例包括島硅酸鹽、鎳、貴金屬、和鎂(Mg)或鈣(Ca)。本體金屬氧化物催化劑在足以產(chǎn)生具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的催化劑的條件下合成。燒結(jié)和焦化催化劑問題的另一種解決方案在于負(fù)載型化劑，其中載體包括具有橄欖石晶體結(jié)構(gòu)的礦物。
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