[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN101352687B - 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用 - Google Patents

可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN101352687B
CN101352687B CN2008100422239A CN200810042223A CN101352687B CN 101352687 B CN101352687 B CN 101352687B CN 2008100422239 A CN2008100422239 A CN 2008100422239A CN 200810042223 A CN200810042223 A CN 200810042223A CN 101352687 B CN101352687 B CN 101352687B
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
carrier
nitrate
methane
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008100422239A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101352687A (zh
Inventor
马建新
周伟
徐军科
李兆静
邬敏忠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHANGHAI SHUNHUA ENERGY SYSTEM CO Ltd
Tongji University
Original Assignee
SHANGHAI SHUNHUA ENERGY SYSTEM CO Ltd
Tongji University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHANGHAI SHUNHUA ENERGY SYSTEM CO Ltd, Tongji University filed Critical SHANGHAI SHUNHUA ENERGY SYSTEM CO Ltd
Priority to CN2008100422239A priority Critical patent/CN101352687B/zh
Publication of CN101352687A publication Critical patent/CN101352687A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101352687B publication Critical patent/CN101352687B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用,该催化剂以质量百分比为1-20%的镧、铈、锆的氧化物中的一种或一种以上改性的γ-Al2O3为载体,以质量百分比为1-20%的Ni及1-20%的Co为活性组分,采用浸渍法制备。该催化剂具有制备工艺简单、催化活性及选择性高、催化剂抗烧结及抗表面积炭能力强等优点。本发明可用于甲烷二氧化碳干重整,反应原料可广泛来源于沼气,具有可再生性,对于能源的可持续发展及环境保护都有十分重要的意义。

Description

可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用
技术领域
本发明属于新能源开发技术领域,涉及可用于新能源生产的催化剂,尤其是可用于甲烷与二氧化碳重整的催化剂。
背景技术
由于煤、石油、天然气等化石燃料是不可再生的一次性能源,因此,需要开发新的可再生能源。氢气作为良好的能量载体,在使用过程不会产生污染,被看作未来替代石油的理想能源。全球每年氢气的市场需求量约为42亿公斤,现在主要是通过化石燃料制取。
目前,全球沼气的利用不到总产生量的10%,其主要利用方式是燃烧发电。但由于其规模较小,上网困难,导致其发展受到很大的障碍。沼气的主要成分是甲烷与二氧化碳,全球每年仅垃圾填埋场产生的沼气中所含甲烷就有约75亿Nm3。甲烷与二氧化碳是主要的温室的气体,沼气还具有爆炸性、恶臭及导致植物窒息等其它环境污染性。将沼气进行干重整制氢可以有效利用沼气、减少温室气体的排放、缓解能源危机等现实意义。此外也可利用天然气(甲烷)与二氧化碳重整制合成气(CO+H2),来合成甲醇、二甲醚以及其它低烃液体燃料,大量消耗温室气体CO2,达到减排目的。
甲烷与二氧化碳重整使用贵金属催化剂尽管具有良好的活性及抗积炭性,但由于来源有限,价格昂贵而难以实现商业化应用。而非贵金属Ni、Co催化剂存在易积炭、烧结等缺点。因此,对非贵金属催化剂进行改进是提高催化剂活性,尤其是稳定性的主要途径。
中国专利CN13090709A公开了一种以MCM-41为载体载Ni的催化剂,但申请中只给出了转化率及收率的数据,并没有给出催化剂在抗积炭性方面的实验数据,且载体价格较贵。而MCM-41的耐高温性通常较差,将严重影响其寿命。
中国专利CN1344671A公开了一种MoO3或WO3改性的SiO2或γ-Al2O3载Ni催化剂。不足之处是制备过程较繁琐,不易规模化生产。
中国专利CN1351953A及CN1351954A公开了一种用于甲烷与二氧化重整的催化剂,但催化剂的制备过程相当复杂,载体需在高温下煅烧(1000~2200℃),反应需在加压下进行,且空速很小(2000h-1)、并要借助微波才能具有较好的活性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有甲烷二氧化碳干重整催化剂易积碳、稳定性差、制备工艺复杂等缺点,提供一种抗积碳性能好、活性高、催化性能稳定、制备工艺简单、易于实现工业化生产的催化剂及其制备方法。
本发明的甲烷二氧化碳干重整催化剂,其组成通式为aNibCocMdAl2O3。其中a、b、c、d分别表示金属Ni、Co、金属氧化物M及载体Al2O3在催化剂中的质量百分比。而金属氧化物M表示La2O3、CeO2和ZrO2中的一种或一种以上。a、b、c、d分别为1—20%、1—20%、1—20%和40—97%。
载体γ-Al2O3预先由金属氧化物M加以改性。参与改性的金属氧化物M占催化剂的质量百分比为1-20%,其中La2O3、CeO2和ZrO2间可为任意比例。载体改性的目的,一方面是为了改善其高温反应条件下的耐水热老化性能,提高催化剂的热稳定性,另一方面是通过载体中特定元素的掺杂使其与活性组分发挥的协同作用来提高催化剂的活性及改善抗积碳性能。
本发明的甲烷二氧化碳干重整催化剂可采用等体积浸渍法制备,具体步骤是:先按一定比例(La2O3、CeO2和ZrO2三种金属氧化物可为任意比例,但占催化剂的质量百分比为1-20%)称取硝酸镧、硝酸铈或硝酸锆中的一种或一种以上,以去离子水配制成硝酸盐溶液,等体积均匀浸渍至粉末状载体γ-Al2O3上,室温下静置1-10小时,在80—200℃下干燥2—10小时,再在300-900℃,空气气氛下焙烧2-10小时,制得改性的催化剂载体。然后按Ni和Co占催化剂的质量百分比均为1-20%,称取硝酸镍和硝酸钴,溶解于去离子水,配制成溶液,等体积均匀浸渍至改性后的载体上,室温下静置1-10小时;在80—200℃下干燥2—10小时,再在500-900℃,空气气氛下焙烧2-10小时,制得粉末状催化剂。粉末状催化剂可采用工业上常用的催化剂成型方法进一步成型为颗粒状、片状、条状、环状、异形及蜂窝状等供实际反应使用。
本发明的甲烷二氧化碳干重整催化剂在反应之前需进行预处理,预处理条件为:在反应器中用通入10—100%浓度(平衡气为惰性气体)的氢气,在200-900℃下,原位还原活化2—10小时。
本发明的甲烷二氧化碳干重整催化剂的应用条件为:固定床反应器,反应温度为500—950℃,常压,原料气空速为300—30000ml/(gcat·h)。
本发明的催化剂具有制备工艺简单、催化活性及选择性高、催化剂抗烧结及抗表面积炭能力强等优点。本发明用于甲烷二氧化碳干重整,反应原料可广泛来源于沼气,具有可再生性,对于能源的可持续发展及环境保护都有十分重要的意义。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1(3Ni7Co6La2O384Al2O3):
称取硝酸镧0.6818g溶于10ml去离子水中配制成溶液,再称取4.2gγ-Al2O3,将上述硝酸镧溶液等体积均匀浸渍至粉末状载体γ-Al2O3上,室温下静置6小时,在120℃下干燥5小时,再在550℃,空气气氛下焙烧6小时,制得改性的催化剂载体。分别称取硝酸镍、硝酸钴0.7432g、1.7342g溶于10ml去离子水中配制成混合硝酸盐溶液,均匀浸渍至上述改性的催化剂载体上,室温下静置6小时,在150℃下干燥5小时,再在750℃,空气气氛下焙烧6小时,即得样品催化剂。
实施例2(5Ni5Co6La2O384Al2O3):
分别称取硝酸镍、硝酸钴、硝酸镧1.2387g、1.2387g、0.6818g,其余步骤同实施例1。
实施例3(7Ni3Co6La2O384Al2O3):
分别称取硝酸镍、硝酸钴、硝酸镧1.7342g、0.7432g、0.6818g,其余步骤同实施例1。
实施例4(14Ni6Co2La2O39CeO23ZrO264Al2O3)
分别称取硝酸镧、硝酸铈、硝酸锆0.2273g、1.1352g、0.4129g溶于8ml去离子水中配制成溶液,再称取3.2gγ-Al2O3,将上述混合硝酸盐溶液等体积均匀浸渍至粉末状载体γ-Al2O3上,室温下静置6小时,在120℃下干燥5小时,再在550℃,空气气氛下焙烧2-10小时,制得改性的催化剂载体。分别称取硝酸镍、硝酸钴3.4685g、1.4816g溶于10ml去离子水中配制成混合硝酸盐溶液,均匀浸渍至上述改性的催化剂载体上,室温下静置6小时,在150℃下干燥5小时,再在750℃,空气气氛下焙烧6小时,得样品催化剂。
实施例5(6Ni15Co10La2O39CeO260Al2O3)
分别称取硝酸镧、硝酸铈、硝酸镍、硝酸钴、γ-Al2O31.2045g、1.1857g、1.5856g、3.8523g,3.2g,其余步骤同实施例4。
实施例6(对比例1,10Ni90Al2O3)
称取硝酸镍2.3090g,溶于10ml去离子水中配制成硝酸镍溶液,再称取4.2gγ-Al2O3,将上述硝酸镍溶液等体积均匀浸渍至粉末状γ-Al2O3载体上,室温下静置6小时,在150℃下干燥5小时,再在750℃,空气气氛下焙烧6小时,得样品催化剂。
实施例7(对比例2,10Ni6La2O384Al2O3)
分别称取硝酸镧、硝酸镍、γ-Al2O30.6818g、2.4774g、4.2g,其余步骤同实施例1。
各实施例制得的催化剂的实验评价条件如下:
催化剂评价在固定床反应器中进行。将各实施例制得的催化剂经手动压样机压片成型、破碎、过筛。取1g10-20目(0.954mm-1.98mm)的该催化剂置于内径为15mm的管式反应器中,升温至700℃,通入含50%氢气,流量为30mL/min的氢氮混合气,还原活化3小时,然后切换通入CH4/CO2比为1:1的反应原料气,空速为6000ml/(gcat·h),常压,800℃下反应20小时。
实施例1—5的实验结果如表1所示。
表1 实施例1—5的催化剂评价结果
Figure G2008100422239D00031
XCH4:CH4转化率XCO2:CO2转化率SH2:H2选择性SCO:CO选择性H2/CO:产品气中H2与CO体积比
实施例3与对比例1和2(即实施例6和7)在上述相同的实验评价条件下,连续运行100h后,催化剂评价结果分别列于表2和3。
表2.实施例3、6和7催化剂的CH4及CO2转化率
Figure G2008100422239D00041
XCH4:CH4转化率XCO2:CO2转化率
表3.实施例3、6和7催化剂的H2及CO选择性
Figure G2008100422239D00042
SH2:H2选择性SCO:CO选择性
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于甲烷二氧化碳干重整制氢或合成气的催化剂,其特征在于,该催化剂组成通式为aNibCocMdAl2O3,a、b、c、d分别表示金属Ni、Co、金属氧化物M及载体Al2O3在催化剂中的质量百分比,金属氧化物M表示La2O3或La2O3与CeO2的混合物或La2O3与CeO2和ZrO2的混合物;金属氧化物M占催化剂的质量百分比为1-20%;双活性组分中的Ni和Co占催化剂的质量百分比均为1-20%;载体Al2O3在催化剂中的质量百分比为40-97%,所述的载体Al2O3选用γ-Al2O3,预先由M加以改性。
2.根据权利要求1所述的甲烷二氧化碳干重整制氢或合成气的催化剂,其特征在于,改性后载体的形状为粉末状,催化剂的形状为粉末状或在此基础上以催化剂常用成型方法成型的颗粒状、片状、条状、环状、异形和蜂窝状。
3.根据权利要求1所述的甲烷二氧化碳干重整制氢或合成气的催化剂的制备方法,该方法是:采用等体积浸渍法,先按催化剂组分配比称取硝酸镧或硝酸镧与硝酸铈的混合物或硝酸镧与硝酸铈和硝酸锆的混合物;以去离子水配制成硝酸盐溶液,等体积均匀浸渍至载体γ-Al2O3上,室温下静置1-10小时,在80-200℃下干燥2-10小时,再在300-900℃,空气气氛下焙烧2-10小时,制得改性的载体;然后按Ni和Co占催化剂的质量百分比均为1-20%,称取硝酸镍和硝酸钴,溶解于去离子水,配制成溶液,等体积均匀浸渍至改性后的载体上,室温下静置1-10小时;在80-200℃下干燥2-10小时,再在500-900℃,空气气氛下焙烧2-10小时,制得粉末状催化剂。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的催化剂的应用,其特征在于:将其用于甲烷二氧化碳干重整制氢或合成气。
5.根据权利要求4所述的催化剂的应用,其特征在于:催化剂在反应之前,在反应器中用10-100%浓度的氢气在200-900℃下,原位还原活化2-10小时。
6.根据权利要求4所述的催化剂的应用,其特征在于:应用条件为:固定床反应器,反应温度为500-950℃,常压,原料气空速为300-30000ml/(gcat·h)。
CN2008100422239A 2008-08-29 2008-08-29 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用 Expired - Fee Related CN101352687B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100422239A CN101352687B (zh) 2008-08-29 2008-08-29 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008100422239A CN101352687B (zh) 2008-08-29 2008-08-29 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101352687A CN101352687A (zh) 2009-01-28
CN101352687B true CN101352687B (zh) 2011-09-14

Family

ID=40305853

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008100422239A Expired - Fee Related CN101352687B (zh) 2008-08-29 2008-08-29 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101352687B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018231961A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-20 Gas Technology Institute Nano-engineered catalysts for dry reforming of methane

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102029161B (zh) * 2009-09-28 2012-08-22 中国科学院大连化学物理研究所 一种涉及水热化学过程的完全甲烷化催化剂的制备方法
CN102600912B (zh) * 2012-02-22 2014-07-16 同济大学 一种提高甲烷与二氧化碳干重整催化剂性能的预处理方法
KR101401170B1 (ko) * 2012-12-12 2014-05-29 한국가스공사 수증기-이산화탄소 개질에 의한 합성가스 제조용 란탄함유 촉매 및 이를 이용한 합성가스 제조방법
CN104549285B (zh) * 2013-10-15 2017-07-11 中国石油化工股份有限公司 甲烷二氧化碳重整制合成气的纳米复合催化剂及其制备方法
CN103736488A (zh) * 2014-01-13 2014-04-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种有序介孔镍钴双金属催化剂及其制法和应用
CN103816913B (zh) * 2014-03-06 2016-03-30 太原理工大学 一种甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法和应用
CN104841442A (zh) * 2015-04-14 2015-08-19 上海大学 抗积碳介孔限域甲烷干重整催化剂的制备方法
CN105664957B (zh) * 2016-01-09 2018-05-18 中南大学 一种用于磁流化床反应器的甲烷自热重整混合催化剂的制备方法
CN105582905B (zh) * 2016-01-14 2018-05-11 上海兖矿能源科技研发有限公司 一种改性γ-氧化铝载体及其制备方法和应用
CN106391020B (zh) * 2016-09-20 2019-02-22 太原理工大学 一种甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备方法和使用方法
GB201704017D0 (en) 2017-03-14 2017-04-26 Univ Surrey Catalysts for the reforming of gaseous mixtures
CN109701541B (zh) * 2017-10-26 2022-03-15 中国石油化工股份有限公司 一种乙醇酸甲酯加氢制乙二醇的催化剂及其制备方法和应用
CN108499568B (zh) * 2018-05-02 2019-12-20 陕西师范大学 一种加压二氧化碳重整甲烷的镍基催化剂
CN108940287B (zh) * 2018-07-03 2021-02-02 山西大学 一种Ni基双金属纳米胶囊催化剂及其制备和应用
CN109759074A (zh) * 2019-01-24 2019-05-17 浙江工业大学 一种甲烷二氧化碳干重整镍基催化剂及其制备方法和应用
CN112191249A (zh) * 2020-09-30 2021-01-08 浙江工业大学 一种甲烷干重整镍基系催化剂及其制备方法与应用
CN113813964B (zh) * 2021-09-16 2024-08-30 西北工业大学 一种甲烷干重整制备合成气用单原子催化剂及其制备方法和应用
CN116037125A (zh) * 2021-10-28 2023-05-02 中石化南京化工研究院有限公司 二氧化碳甲烷化催化剂及其制备方法与应用
CN115069259A (zh) * 2022-07-06 2022-09-20 四川大学 一种利用镧掺杂提高氧化钴催化剂抗烧结性的方法
CN117654477B (zh) * 2023-11-28 2024-05-31 中国矿业大学 一种C@CeO2催化剂及其制备方法和在催化二氧化碳解吸中的应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018231961A1 (en) * 2017-06-13 2018-12-20 Gas Technology Institute Nano-engineered catalysts for dry reforming of methane

Also Published As

Publication number Publication date
CN101352687A (zh) 2009-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101352687B (zh) 可用于甲烷二氧化碳干重整的催化剂、其制备方法与应用
Sreedhar et al. Developmental trends in CO 2 methanation using various catalysts
Hu et al. Structure–activity relationship of Ni-based catalysts toward CO2 methanation: recent advances and future perspectives
CN101485983B (zh) 一种二甲醚水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法
CN107552054A (zh) 一种甲烷干气重整核壳结构镍基催化剂及制备方法
CN106180747B (zh) 一种钯铜二元合金纳米材料、其制备方法及其作为催化剂电催化还原co2的应用
CN101224425A (zh) 一种费托合成产物分布可控的钴催化剂及其制备和应用
CN105214658A (zh) 甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法
CN101637726A (zh) 一种甲烷-二氧化碳重整制备合成气催化剂的制备方法
CN105540588A (zh) α型碳化钼及其金属改性α型碳化物催化剂在二氧化碳加氢制一氧化碳反应中的应用
CN102335609A (zh) 一种镍基催化剂及其制备方法和用途
CN103240108B (zh) 一种甲酸制氢用碳化钼催化剂及其制备方法
CN105964259A (zh) 一种多核核壳结构镍基催化剂的制备方法
CN112387283A (zh) 一种低温二氧化碳甲烷化催化剂及其制备方法
CN1672789A (zh) 一种甲醇自热重整制氢催化剂及制备方法和应用
CN103816913B (zh) 一种甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法和应用
CN114029063A (zh) 一种二氧化碳加氢制备甲醇的催化剂及其制备方法
CN107376937A (zh) 一种有序介孔复合催化剂及其制备方法和应用
Chu et al. Hydrogen production from formaldehyde steam reforming using recyclable NiO/NaCl catalyst
CN109999878A (zh) 用于光催化还原CO2的非金属元素掺杂Co3O4-CeO2复合催化剂及其制备方法
CN103191744A (zh) 一种改性蛭石负载镍催化剂及其制备方法
WO2021042874A1 (zh) 一种二氧化碳甲烷化镍基催化剂及其制备方法和应用
CN101428241A (zh) 用于乙醇水蒸气预重整制氢的花球状催化剂及其制备方法
CN102780011A (zh) 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及其制备方法
CN111359644B (zh) 用于二甲醚水蒸气重整制氢的非贵金属基碳化钼催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110914

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee