[發明專利]柴油重整反應用催化劑及其制備方法、制氫重整器及系統

有效

• 申請號: 202110547751.5
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113289630B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 徐心海;劉昊錕;岳萬成
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J35/04;C01B3/40;H01M8/0612;H01M8/1246
• 代理公司: 深圳市添源創鑫知識產權代理有限公司 44855
• 代理人: 覃迎峰

本發明提供了一種柴油重整反應用催化劑及其制備方法、制氫重整器及系統，所述柴油重整反應用催化劑的組分及其重量百分比為：其組分及其重量百分比為：γ?Al₂O₃7~15 wt.%，NiO 10~15 wt.%，La₂O₃ 10~12wt.%，K₂O 2~5 wt.%，CeO₂ 0~5 wt.%。本發明的技術方案的催化劑，可以有效提高柴油的轉換效率，使得碳氫燃料的轉化率維持在90%以上。制氫重整器采用多層嵌套的方式，柴油與水進入重整器后，從最外層吸收熱量，沿著殼體內壁流動進入催化劑，提高了柴油與水蒸氣流速、濃度分布均勻性，從而提高了在催化劑內部的柴油轉換效率，提高了制氫反應效率。

技術領域

本發明屬于重整制氫技術領域，尤其涉及一種柴油重整反應用催化劑及其制備方法、制氫重整器及系統。

背景技術

氫氣被認為是解決未來能源需求的最佳載體。燃料電池是一種能量轉換裝置，可以將氫氣的化學能轉換為電能。燃料電池被廣泛用于固定和便攜式電源裝置中作為備用或輔助電源，例如在汽車中使用燃料電池作為輔助動力裝置（APU）。燃料電池APU需要氫氣或合成氣作為原料來產生電能。近年來，車載燃料電池對于氫氣的需求在大幅度增長。然而目前，由于制氫、儲氫、加氫等基礎設施嚴重不足，氫氣原料的供給問題是制約當前燃料電池汽車商業化的重要瓶頸之一。柴油能量密度高，并且是液態易于存儲和運輸，利用現有的加油站也易于獲取，運用柴油蒸汽重整反應技術實現汽車現場制氫，是解決燃料電池APU氫氣儲運問題的最有效途徑之一。柴油制氫重整器的設計原理較為復雜，不同的反應器結構、反應工況和催化劑均會對柴油重整制氫的效果產生顯著的影響。

現有的制氫重整器多為甲醇、甲烷等燃料重整制氫。但是在中國現有的加油站條件下，柴油是更易獲取的理想制氫原料。而且現有的制氫重整器多為內部加熱方式，催化劑是有使用壽命的，現有的制氫反應器在替換催化劑時很不方便。另外，現有的制氫重整器設計時大多采用燃料燃燒方式為重整反應提供熱量，如甲醇重整反應，就用甲醇燃燒的方式為甲醇重整反應提供熱量，整體的甲醇能量利用率偏低。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種柴油重整反應用催化劑及其制備方法、制氫重整器及系統，有效提高柴油的轉換效率以及制氫反應效率。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種柴油重整反應用催化劑，其組分及其重量百分比為：γ-Al₂O₃7~15 wt.%，NiO10~15 wt.%，La₂O₃ 10~12wt. %，K₂O 2~5 wt. %，CeO₂ 0~5 wt. %；上述重量百分比為基于沒有涂附催化劑前的載體重量的百分比。進一步的，所述載體為蜂窩陶瓷。

其中，上述物質的重量百分比是“涂附量”的計算方法，也就是一個相對質量表示方法。以完全沒有涂附催化劑前載體的質量為m，那么“15 wt.% γ-Al₂O₃”的意思就是需要涂附的γ-Al₂O₃質量為0.15*m。

采用此技術方案，用于柴油重整制氫，具有很高的轉換效率，達到85%以上，且H₂ 含量達到69%以上，產生的CH₄含量比較低，在0.6%以內，重整效果良好。

作為本發明的進一步改進，所述柴油重整反應用催化劑的組分及其重量百分比為：γ-Al₂O₃7~15 wt.%，NiO 13wt.%，La₂O₃ 10wt. %，K₂O 3 wt. %，CeO₂ 0~3 wt. %。

本發明還公開了一種柴油重整反應用催化劑的制備方法，其包括如下步驟：