[發明專利]一種甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202011475644.8
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112547074A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 吳獻忠;黃治民
• 申請（專利權）人: 川化集團有限責任公司
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J23/889;C01B3/32;H01M8/0612
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 馮瑛琪

本發明屬于催化劑技術領域，具體的涉及一種甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑、其制備方法及應用。所述甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑的制備方法，包括以下步驟：1)配置硝酸鹽的水溶液至飽和，所述硝酸鹽的水溶液中的金屬離子由銅離子、鋅離子和M離子組成；2)將氧化鋁球浸漬于步驟1)所述硝酸鹽的溶液中；3)將步驟2)浸漬后的氧化鋁進行過濾、干燥、煅燒和冷卻；4)共依次重復步驟2)和3)2?5次，即得所述甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑。此外，本發明還提供了一種采用上述制備方法制備而成的甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑及其應用。上述催化劑具有比表面積大的優點，從而大大提高了催化效率，同時延長了催化劑的使用壽命。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑、其制備方法及應用。

背景技術

能源的發展一直是人類社會文明進步的生命線，氫被稱為“能源貨幣”，其熱值僅次于核燃料，是汽油熱值的三倍。氫是無毒的載能體，且燃燒后不產生溫室氣體和其它污染物，十分有利于節能減排，故被看作21世紀理想的潔凈新能源。近年來,由于質子交換膜燃料電池技術的突破和不斷發展,氫能源是化石能源向可再生能源過渡的重要橋梁之一。同時氫也是重要的化工原料，在加氫反應(如煤的液化和汽化、重油的重整、制藥等)、金屬材料加工制造等方面都大量使用。

目前，工業上大規?；剂现茪浼夹g(如天然氣、水煤氣等制氫)己相當成熟，但反應條件苛刻，須在800℃左右進行，所采用的設備需要特殊材質，同時還要考慮轉化用的蒸汽、氫氣純化等所需的熱源等問題。另外，電解水制氫電耗約5-8kW·h/m³·H₂，單位氫氣成本更高。在精細化工和制藥行業大量需求中小規模制氫，以上制氫方法經濟性都較差。

近年來我國發展起來大量的甲醇裂解制氫裝置，反應溫度(200～300℃)相對溫和、甲醇儲存和運輸方便、氫氣中不含硫等特點。甲醇水蒸汽重整制氫的化學反應式為：CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂，與同等規模的天然氣或輕油轉化制氫裝置相比，甲醇水蒸汽轉化制氫的能耗僅是前者的50％。據測算，一套規模為1000m³/h的甲醇水蒸汽轉化制氫裝置的單位氫氣成本不高于2元/m³·H₂。并且甲醇原料易得、價格便宜，是排在合成氨、乙烯之后的第三大化工產品。隨著我國經濟高速發展，甲醇水蒸氣重整制氫得到了快速推廣，甲醇水蒸氣重整制氫催化劑也快速擴大。

目前，國內的甲醇水蒸氣重整制氫催化劑主要以Cu、Zn和Al催化劑為主，但是，銅基催化劑在水氛體系中易氧化，活性組分容易燒結、積炭、中毒等。甲醇水蒸汽重整制氫的副產物CO濃度較高(0.5-2％)，不能滿足質子交換膜燃料電池的要求(ppm級的CO能使燃料電池陽極Pt催化劑中毒)。為了滿足質子交換膜燃料電池對氫燃料的要求，重整催化劑需具備更高的選擇性。

發明內容

本發明的目的之一，是提供一種甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑的制備方法，以解決現有的催化劑催化效率不夠高，造成生產效率低下的問題。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：一種甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)配置硝酸鹽的水溶液至飽和，所述硝酸鹽的水溶液中的金屬離子由銅離子、鋅離子和M離子組成；

2)將氧化鋁球浸漬于步驟1)所述硝酸鹽的溶液中；

3)將步驟2)浸漬后的氧化鋁進行過濾、干燥、煅燒和冷卻；

4)共依次重復步驟2)和3)2-5次，即得所述甲醇水蒸氣重整制氫用催化劑。