[發明專利]模塊化熱化學反應催化劑及其制作方法

在審

• 申請號: 202110386104.0
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113083377A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 劉泰秀;劉啟斌;鄭志美;金紅光;隋軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: B01J35/02
• 分類號: B01J35/02;B01J35/04;B01J33/00;B01J23/80;B01J23/755;B01J37/03;B01J37/02;C01B3/22
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 劉歌

1.一種模塊化熱化學反應催化劑，包括：

定型骨架，其結構為泡沫狀，內部設有三維非規整孔道，填充于反應器內的整個反應域；

預成型催化劑顆粒，填充在定型骨架的三維非規整孔道內；以及

外保護層，設置在定型骨架外壁上。

2.如權利要求1所述的模塊化熱化學反應催化劑，其特征在于，

所述外保護層與定型骨架之間通過粘結劑固定；

所述的預成型催化劑顆粒為經壓制成型的催化劑顆粒；

所述預成型催化劑顆粒是通過共沉淀法制備得到的；

所述預成型催化劑顆粒包括CuO/ZnO/Al₂O₃甲醇制氫催化劑、NiO/Al₂O₃甲烷重整催化劑、Ni基氨分解催化劑及甲醇合成催化劑中的任一種。

3.如權利要求1所述的模塊化熱化學反應催化劑，其特征在于，

所述定型骨架采用的材料包括泡沫Cu、Al、Ni、Fe、石墨、SiC中的任一種或多種組合；

所述定型骨架的形狀為與反應器內反應域相應的形狀；

所述定型骨架的形狀包括圓柱形、碟片形、立方形中的任一種；

所述外保護層包括金屬絲網或者篩板；

所述外保護層采用的材料包括Cu或不銹鋼中的任一種。

4.一種模塊化熱化學反應催化劑的制備方法，包括：

制備預成型催化劑顆粒；

定型骨架預處理；

將所述預成型催化劑顆粒放置于選取的定型骨架的三維孔道內；

將外保護層固定于上述定型骨架外壁上；

將固定好外保護層的定型骨架焙燒，獲得所述模塊化熱化學反應催化劑。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，

所述制備預成型催化劑顆粒步驟包括：

制備催化劑漿料；

通過洗滌、烘干、焙燒預處理所述催化劑漿料得到催化劑粉末；

催化劑粉末摻混助成型材料，并進行擠壓成型，之后破碎、過篩，獲得所述預成型催化劑顆粒；

其中，所述助成型材料主要成分為石墨；

其中，所述催化劑顆粒的直徑為定型骨架非規整孔道直徑的30％～60％。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，

所述定型骨架預處理步驟包括：

選取與反應器內反應域形狀一致的定型骨架；

對定型骨架進行超聲清洗和烘干處理。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，

所述將外保護層固定于上述定型骨架外壁上采用的固定方法包括采用粘結劑將外保護層固定于上述定型骨架外壁上；

其中，所述粘結劑包括鋁溶膠。

8.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，

所述焙燒溫度為280-350℃；

所述焙燒時間為0.5-1.5小時。

9.一種催化方法，采用如權利要求1至3任一項所述的模塊化熱化學反應催化劑或如權利要求4至8任一項所述的制備方法獲得的模塊化熱化學反應催化劑。

10.一種催化反應裝置，采用如權利要求1至3任一項所述的模塊化熱化學反應催化劑或如權利要求4至8任一項所述的制備方法獲得的模塊化熱化學反應催化劑。