[發明專利]乙酸自熱重整制氫用Ni/La2

有效

• 申請號: 202010050757.7
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111111674B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 黃利宏;代伶文;謝星月
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;C01B3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于乙酸自熱重整制氫的Ni/La₂X₂O₇催化劑。本發明針對現有催化劑在乙酸自熱重整過程中出現的失活問題，提供一種結構穩定、活性高的新的催化劑。本發明采用溶膠?凝膠法制備催化劑前驅體，再用浸漬法，經過焙燒得到Ni/La₂X₂O₇(X＝Ce、Zr、Ti)催化劑。本發明催化劑提高了活性組分的穩定性，提高了氫氣的產率，并有效抑制了甲烷、丙酮等副產物的生成。

技術領域

本發明涉及一種Ni/La₂X₂O₇(X＝Ce、Zr、Ti)催化劑以自熱重整方式將生物質油水相組分乙酸轉化成高效、清潔的二次能源氫氣的應用，屬于乙酸自熱重整制氫技術領域。

背景技術

氫被廣泛認為是一種清潔能源，能夠協助解決污染排放、可持續性和能源安全問題。氫可以從多種資源中獲得，包括不可再生能源(煤炭、天然氣和石油)和可再生能源(生物質等)。由可再生的生物質及其衍生物制氫，是目前生產綠色化學燃料前景廣闊的方法之一。

生物質能量密度低，經快速熱解后，可轉化為能量密度高的生物質油。生物質油粘稠、成分復雜，靜置后可分為水油兩相。水相產物主要成分為乙酸、丙酮以及乙二醇等，其中的乙酸可作為制取氫氣的重要原料。由乙酸出發，制氫過程包括蒸汽重整反應(SR)、部分氧化反應(POX)和自熱重整反應(ATR)，其中蒸汽重整反應為吸熱反應 (CH₃COOH+2H₂O→2CO₂+4H₂+131.4kJ/mol)，需要外界不斷提供熱量，反應才能持續進行。而自熱重整結合了蒸汽重整和部分氧化過程(CH₃COOH+aO₂+bH₂O→cCO+dCO₂+eH₂)，將氧氣引入反應體系，通過控制氧氣與乙酸的比例，調整總反應過程的熱效應為平衡或弱放熱反應，從而不需要外界供熱而維持反應持續進行。

催化劑的選擇對于乙酸自熱重整過程中高效制氫尤為重要，其中鎳基催化劑可以有效促進乙酸分子的活化，乙酸經活化后產生CH₃COO*、CH₃CO*、*CH_x(x＝0-3)等中間產物，進一步分解轉化產生CO、CO₂、C₂H₄、CH₂CO等產物；其中CO、CO₂等會繼續發生甲烷化反應，C₂H₄、CH₂CO會發生縮聚反應生焦，而*CH_x等過渡物種經脫氫，產生C*等物種，形成積炭；生焦及積炭都會阻塞鎳基催化劑的活化位點，從而使反應活性降低。此外，由于乙酸自熱重整反應的特點，氧氣在催化劑床層的反應前端轉化，該床層局部溫度高達1000℃以上，導致鎳基催化劑載體的燒結、負載的活性組分金屬聚集，進而導致活性中心數的減少；并且，由于自熱重整的高氧化性氣氛下，在反應前端的活性組分容易被氧化。