[發明專利]一種甲醇水蒸氣轉化制備H2的催化劑及其應用

有效

• 申請號: 201911406272.0
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111013598B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 汪蘭海;鐘婭玲;陳運;唐金財;鐘雨明;蔡躍明
• 申請（專利權）人: 浙江天采云集科技股份有限公司
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C01B3/32
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• 代理人: 暫無信息

1.一種甲醇水蒸氣轉化制備H₂的催化劑的應用，其特征在于：銅鈷雙金屬催化劑制備前驅體為硝酸銅(Cu(NO₃)₂)與硝酸鈷(Co(NO₃)₂)混合溶液，助催化劑前驅物為硝酸鑭與硝酸鉀(KNO₃)混合溶液，載體為經預處理的多層碳納米管(CNTs)與三氧化二鋁(Al₂O₃)混合物，通過醇熱溶-焙燒法，獲得含質量比為40～60％的活性組分銅、質量比為10～20％鈷，含助催化組分鑭1～5％，含促進劑鉀1～5％，以及含其余的混合載體碳納米管與三氧化二鋁，其中，上述催化劑按如下步驟進行甲醇水蒸氣轉化制備氫氣(H₂)的甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應，即，甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應的反應原料為工業甲醇，經與原料水蒸氣混合后，形成甲醇蒸汽作為反應物，并經壓縮或直接輸送，壓力為1.0～3.0MPa，溫度240～300℃，作為甲醇水蒸氣轉化制備H₂的甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應的進料氣；其中，上述催化劑裝填于甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應器(MSACR)中，適用的甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應溫度為240～300℃，反應壓力為1.0～3.0MPa，進料氣的工業化規模為50～50,000Nm³/h；上述催化劑在MSACR中進行甲醇水蒸氣轉化的有氧催化反應所得到的氣相甲裂轉化氣作為反應產物，其中，H₂含量為40～60％，一氧化碳(CO)含量為10～15％，水的含量為5～10％，未反應的甲醇含量小于1％，其中，單位催化劑的空速可達到1,600～3,000/g(催化劑)·h以上，甲醇轉化率為大于等于99％；甲裂轉化氣經過熱交換冷卻后，經過濾后進入到轉化氣中低溫變換進行變換反應，中低溫變換的反應溫度為90～240℃、壓力為1.0～3.0MPa，變換反應產物為H₂含量為70～78％、二氧化碳(CO₂)含量為20～28％，其余為包括少量的CO、甲烷(CH₄)、水與甲醇的雜質組分的變換氣，再經過熱交換冷卻至環境溫度后，進入有機胺吸收脫碳與多塔變壓吸附(PSA)提氫工序，從PSA吸附塔頂部流出純度大于等于99.99％的H₂產品，H₂產品的收率大于等于95％；從吸附塔底部流出的解吸氣，作為甲醇與水蒸氣混合的氣化爐加熱燃料氣；由此，甲醇消耗為每一標方氫氣產品所消耗的原料甲醇為0.38～0.40公斤。

2.如權利要求1所述的一種甲醇水蒸氣轉化制備H₂的催化劑的應用，其特征在于，所述的CNTs的預處理，是將適量商業出售的10～20nm CNTs載體加入適量的10～30％質量濃度的硝酸和50～70％質量濃度的硝酸混合溶液中，進行加熱攪拌，并共沸回流4～8小時，經冷卻至環境溫度，真空過濾，去離子水洗滌至中性，將所得濾餅經120℃干燥1～2小時，研磨成10～20nm粉末，進行焙燒冷卻后形成CNTs載體；其中，預處理也可用包括硫酸、稀硫酸與濃硫酸混合溶液、氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液替代硝酸混合溶液進行共沸回流，或采用雙氧水、磷酸進行浸泡替代硝酸混合溶液共沸回流，或采用上述共沸回流與浸泡組合替代硝酸混合溶液共沸回流。