一种改性的α-氧化铝载体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性的α

【技术实现步骤摘要】
一种改性的
α
‑
氧化铝载体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于催化剂载体和催化剂制备
，具体涉及一种改性的α
‑
氧化铝载体及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氢气由于其能源密度高、可存储、清洁无污染等优点，是一种理想的能源载体。目前，常见的氢气制备方法主要包括：煤制氢、电解水制氢、甲醇重整制氢、天然气重整制氢等。其中天然气重整制氢，由于制氢效率高、成本低，是工业上最常用的制氢方法。
[0003]在各种天然气重整制氢方法中，普遍应用的是甲烷蒸气重整制氢。甲烷蒸气重整属于强吸热反应，工业上甲烷蒸气重整通常需要在高温条件下来实现高的甲烷转化率。在高温条件下，甲烷蒸气重整使用的镍基催化剂容易产生积碳、烧结，从而导致催化剂失活，工业上，一般会采用高水碳比的方法来减缓积碳的产生，但是，较高的水碳比会增加能耗，增加工业生产成本。因此，研究开发高活性、水热稳定性和抗积碳性能好的催化剂，降低总体能耗成为该领域的重要研究方向。
[0004]甲烷蒸气重整反应催化剂多采用浸渍法制备，其中载体对催化剂性能起到十分关键的作用。
[0005]专利CN109718864B公开的催化剂载体和负载型催化剂及其制备方法和应用以及甲烷蒸汽重整制氢的方法中通过引入稀土氧化物和土族金属氧化物对α
‑
氧化铝进行改性，采用浸渍方法将含有稀土的可溶性化合物和土族金属可溶性化合物浸渍在α
‑
氧化铝上，在100～200℃干燥5～10h，然后在700～1100℃条件下焙烧2～5h得到改性的α
‑
氧化铝载体。
[0006]上述专利技术专利得到载体用于制备甲烷蒸气重整反应镍基催化剂时，可增加活性金属Ni的分散性，提高催化活性和稳定性。但是，改性α
‑
氧化铝载体中所用稀土元素价格偏贵，不利于后续的工业放大应用。因此，研究开发低成本金属改性的载体是有必要的，更具有工业应用前景。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种改性的α
‑
氧化铝载体及其制备方法和应用，以解决甲烷蒸气重整现有技术中存在的低水碳比条件下，催化剂积碳现象严重、高能耗、以及经济性差的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种改性的α
‑
氧化铝载体，改性α
‑
氧化铝载体中镁元素含量为0.5～5wt％、钙元素含量为2～8wt％；
[0010]优选地，所述的镁元素含量为1.0～4.0wt％、钙元素含量为3～7wt％；
[0011]优选地，所述的钙元素来自于可溶性钙盐和氧化钙；
[0012]优选地，所述可溶性钙盐/氧化钙质量比为(0～3.5):1，优选(0.25～3):1。
[0013]一种改性的α
‑
氧化铝载体的制备方法，具体包括以下步骤：
[0014](1)称取α
‑
氧化铝、拟薄水铝石、氧化钙、聚乙二醇和田菁粉，通过搅拌混合均匀，得到混合物固体粉末A；
[0015](2)根据步骤(1)中α
‑
氧化铝的量，称取可溶性镁盐、钙盐和硝酸的量，并将它们溶解于水中，搅拌均匀配制得到溶液B；
[0016](3)将步骤(2)中的溶液B加入到步骤(1)中的混合物固体粉末A中，进行混捏、挤条，得到成型体；
[0017](4)对步骤(3)中所得到成型体进行干燥，然后在高温下焙烧，得到所述钙、镁改性的α
‑
氧化铝载体。
[0018]所述的步骤(1)中的α
‑
氧化铝、拟薄水铝石、氧化钙均为固体粉末状，所述α
‑
氧化铝为粒径范围100～1000nm的粉末；
[0019]优选地，所述α
‑
氧化铝为粒径范围300～800nm的粉末；
[0020]所述的步骤(1)中的拟薄水铝石占所述α
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氧化铝质量的2～10wt％；
[0021]所述的步骤(2)中的硝酸占所述α
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氧化铝粉末质量的2～5wt％；
[0022]所述的步骤(3)中的混捏过程，捏合时间为0.5～2h；挤条过程采用螺杆挤条机；
[0023]优选地，成型体长度为3～10mm；
[0024]所述的步骤(4)中的干燥温度为80～120℃，干燥时间3～15h；
[0025]所述的步骤(4)中的焙烧温度为1000～1400℃，焙烧时间为1～12h；
[0026]优选地，焙烧温度为1000～1300℃，焙烧时间为2～8h。
[0027]所述焙烧得到的改性α
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氧化铝载体的比表面积为2～5m2/g，颗粒侧向抗压强度＞150N/cm。
[0028]所述的改性α
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氧化铝载体在制备甲烷蒸气重整反应镍基催化剂中的应用，采用可溶性镍盐浸渍所述的改性α
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氧化铝载体，然后经过旋蒸、干燥、焙烧制备镍基催化剂。
[0029]所述浸渍的方法为：首先将硝酸镍溶于去离子水中，搅拌充分溶解后加入至改性α
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氧化铝中；然后在水浴60～80℃条件下旋蒸0.5～2h，待催化剂表面无明显水份，转移至干燥箱中进行干燥，干燥温度为80～120℃，干燥时间3～15h；最后将干燥后的样品放置马弗炉中，在400～700℃条件下焙烧2～8h得到成品镍基催化剂。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031](1)本专利技术的载体制备方法简单易操作，反应条件容易控制，原料价廉易得，载体制备成本低，具备良好的工业应用前景。
[0032](2)本专利技术制备的载体具有高比表面积、高强度和较高的吸水率。
[0033](3)采用本专利技术载体制备的催化剂，应用到甲烷蒸气重整中，甲烷转化活性高、活性稳定性好。
附图说明
[0034]图1为本专利技术中制备的催化剂与商业催化剂的反应性能图。
具体实施方式
[0035]下面将结合实施例来对本专利技术进行进一步说明，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]实施例1
[0037]一种改性的α
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氧化铝载体的制备方法，称量50g粒径为800nm的α
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氧化铝、5g拟薄水铝石、1g田菁粉、1g聚乙二醇(PEG
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6000)和5g氧化钙粉末，混合搅拌均匀，得到混合固体粉末A；称量5.27g六水硝酸镁、2.3g硝酸(浓度为65％)溶于去离子水中，搅拌均匀得到盐溶液B；将盐溶液B加入到混合固体粉末A中，通过混捏、挤条，得到载体成型体；挤条过程采用单螺杆挤条机，配备Φ1.6mm三叶草形成型孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性的α
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氧化铝载体，其特征在于：所述的改性的α
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氧化铝载体中镁元素含量为0.5～5wt％、由氧化钙和硝酸钙获得的钙元素含量为2～8wt％，所述的改性的α
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氧化铝载体的制备方法，具体包括以下步骤：(1)称取α
‑
氧化铝、拟薄水铝石、氧化钙、聚乙二醇和田菁粉，通过搅拌混合均匀，得到混合物固体粉末A；(2)根据步骤(1)中α
‑
氧化铝的量，称取可溶性镁盐、钙盐和硝酸的量，并将它们溶解于水中，搅拌均匀配制得到溶液B；(3)将步骤(2)中的溶液B加入到步骤(1)中的混合物固体粉末A中，进行混捏、挤条，得到成型体；(4)对步骤(3)中所得到成型体进行干燥，然后在高温下焙烧，得到所述钙、镁改性的α
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氧化铝载体。2.根据权利要求1所述的一种改性的α
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氧化铝载体，其特征在于：所述的镁元素含量为1.0～4.0wt％、钙元素含量为3～7wt％。3.根据权利要求1所述的一种改性的α
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氧化铝载体，其特征在于：所述的钙元素来自于可溶性钙盐和氧化钙，且可溶性钙盐/氧化钙质量比为(0～3):1。4.根据权利要求1所述的一种改性的α
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氧化铝载体，其特征在于：步骤(1)中所述的α
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氧化铝、拟薄水铝石、氧化钙均为固体粉末状，所述α

【专利技术属性】
技术研发人员：石玉林，刘春花，张皓然，张磊，谭丽，
申请(专利权)人：浦江思欣通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：