[發明專利]一種化學鏈甲烷重整載氧體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011192207.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112295566B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 鞏金龍;張先華;裴春雷;趙志堅;蘇迎輝
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J37/02;C01B3/38
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

本發明屬于載氧體技術領域，公開了一種化學鏈甲烷重整載氧體及其制備方法和應用，該載氧體為層狀結構，體相為MO_x負載的Fe₃O₄，表面層是由La_0.5Ce_0.5FeO₃鈣鈦礦顆粒堆積而成；其通式為xLa_0.5Ce_0.5FeO₃/yFe₃O₄?MO_x，0x≤25％,0x+y≤50％；其采用分步浸漬法制備：先采用浸漬法，經過干燥和焙燒后制得Fe₃O₄?MO_x；再往Fe₃O₄?MO_x上浸漬La_0.5Ce_0.5FeO₃，經干燥和焙燒獲得層狀結構的載氧體；該載氧體可在化學鏈甲烷重整反應中應用。本發明將Fe₃O₄高攜氧量和表面La_0.5Ce_0.5FeO₃鈣鈦礦層的高反應活性和合成氣選擇性相結合，兩者協同作用，顯著提高了載氧體的合成氣收率。

技術領域

本發明屬于載氧體技術領域，具體來說，是涉及一種化學鏈甲烷重整載氧體及其制備方法和應用。

技術背景

全球已探明非傳統天然氣儲量豐富，非傳統天然氣包含頁巖氣、致密氣、可燃冰、煤層氣等。天然氣正逐漸替代石油成為全球最主要的能源和化學品原料來源，我國天然氣開發迅速發展，能夠探明的儲量不斷增加。天然氣的主要成分是甲烷，甲烷作為清潔、高效、優質能源，而得到了廣泛的關注。

傳統甲烷二氧化碳重整技術發生的反應為：

CH₄+CO₂→2CO+2H₂ΔH⁰_298K＝247KJ/mol

甲烷二氧化碳重整過程生成H₂/CO摩爾比低的合成氣，但該反應為強吸熱、高能耗反應；另外，由于二氧化碳(反應物)和氫(產物)的同時存在，在較高的操作溫度下，甲烷裂解和布杜厄德反應產生的積碳導致載氧體失活。

為了克服這些缺點，研究人員提出了化學鏈甲烷重整技術，利用化學鏈概念重新設計反應路徑，將傳統氣體共進料甲烷二氧化碳重整解耦為在不同時間或空間進行的子反應，實現原料的分別轉化與產物的原位分離，集成解決供熱問題，有利于反應過程調控；且避免甲烷與氧氣接觸存在安全隱患問題，積碳可以被CO₂等氧化劑重新氧化；另外，二氧化碳與第一步產生的氫氣分離，有效避免了水煤氣的逆向變換反應，提高了合成氣的選擇性。