一种甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供一种甲烷二氧化碳重整催化剂，包括催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂，所述催化剂原粉包括主要活性组分、辅助活性组分和载体，所述催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂的质量比为100：10～80：1～10：2～8，所述催化剂原粉中主要活性组分、辅助活性组分和载体的质量比为10～50：0.1～15：15～60；本发明专利技术还提供一种甲烷二氧化碳重整催化剂的制备方法，以及甲烷二氧化碳重整催化剂在制合成气反应中的应用；本发明专利技术的催化剂具有耐高温、耐水热环境、热稳定性好、易成型等优异特性，具有良好的工业应用前景。工业应用前景。工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备和应用


[0001]本专利技术涉及催化
，特别是涉及一种甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备和应用。

技术介绍

[0002]甲烷与二氧化碳重整制合成气，不仅能综合利用产生“温室效应”的甲烷、二氧化碳两种气体，而且利用重整反应产生的合成气(氢气、一氧化碳)，可用于费
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托反应、羰基合成等，还可实现碳一化学资源的高效利用，具有高度的工业价值，因此该技术备受关注。
[0003]镍基催化剂因其较高的活性和低廉的价格被认为最具工业化前景的甲烷二氧化碳重整催化剂，目前中国专利CN112871173A采用镍
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铁(镍
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镧、镍
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铈)等，先浸渍再与硅氧化物、铝氧化物或硅铝氧化物、氧化钛等或其他助剂共混，经挤条法成型制备一种热稳定性好、抗积炭强的甲烷二氧化碳重整催化剂；中国专利CN107008328A公开一种含30～50％镍
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钴合金粉末、40～60％氧化铝骨架、余量二氧化硅为组成的甲烷三重整催化剂，虽然表现较好的活性，但是前述的两种催化剂均存在易团聚烧结、积碳、甚至粉碎而导致失活等问题。
[0004]甲烷二氧化碳重整反应是吸热反应，重整催化剂需要在800～1300℃高温、高空速的条件下运行，这要求所制备的催化剂颗粒的热稳定性、活性、成型工艺及其径向机械强度不仅能满足放大实验的反应条件，更要满足工业化要求，基于此，亟需一种耐高温、耐水热环境、热稳定性好、易成型的催化剂，以满足工业应用。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种甲烷二氧化碳重整催化剂及其制备和应用，以解决现有技术中催化剂存在的易团聚烧结、积碳、甚至粉碎而导致失活的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种甲烷二氧化碳重整催化剂，所述催化剂包括催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂，所述催化剂原粉包括主要活性组分、辅助活性组分和载体，所述催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂的质量比为100：10～80：1～10：2～8，所述催化剂原粉中主要活性组分、辅助活性组分和载体的质量比为10～50：0.1～15：15～60。
[0007]优选地，所述甲烷二氧化碳重整催化剂为外径6～20mm、内径3～10mm、高度5～15mm的拉西环状颗粒。
[0008]优选地，所述甲烷二氧化碳重整催化剂径向强度为150～900N/cm。
[0009]优选地，所述主要活性组分包括NiO。
[0010]优选地，所述辅助活性组分包括CuO、ZnO，Fe2O3、Co2O3中的一种或多种。
[0011]优选地，所述载体包括TiO2、Al2O3、SiO2、Mg
‑
Ca尖晶石、Mg
‑
Al尖晶石、陶瓷、高岭土中的一种或多种。
[0012]优选地，所述粘结剂包括硅酸盐水泥、铝酸钙水泥、白水泥、拟薄水铝石、稀硝酸溶
液、硅胶、铝胶中的一种或多种。
[0013]优选地，所述造孔剂包括聚乙烯蜡、β
‑
环糊精、羧甲基纤维素、石墨中的一种或多种。
[0014]优选地，所述润滑剂包括石墨、硬脂酸镁、滑石粉、石蜡中的一种或多种。
[0015]本专利技术还提供一种如上所述的甲烷二氧化碳重整催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]1)将催化剂原粉研磨，并控制其粒径与堆积密度；
[0017]2)将步骤1)研磨后催化剂原粉与粘结剂、造孔剂和润滑剂按质量比混合，混合过程中加入酸性溶液，共混得混合物；
[0018]3)将步骤2)所得共混物压片成型，老化、干燥、煅烧，得甲烷二氧化碳重整催化剂。
[0019]优选地，步骤1)中，所述催化剂原粉是通过将主要活性组分、辅助活性组分和载体在碱存在条件下通过共沉淀反应得到的。
[0020]优选地，步骤1)中，所述催化剂原粉研磨至粒径为80～600目。
[0021]优选地，步骤1)中，所述堆积密度为0.75～1.2g/cm3。
[0022]优选地，步骤2)中，所述混合于混料机中进行。
[0023]优选地，步骤2)中，所述酸性溶液为硝酸溶液。
[0024]优选地，步骤2)中，所述酸性溶液浓度为5％～20％wt。
[0025]优选地，步骤2)中，所述酸性溶液中溶质的质量为催化剂原粉、粘结剂、造孔剂、润滑剂混合物总质量的0.3％～1.3％。
[0026]优选地，步骤2)中，所述酸性溶液以雾状喷入。
[0027]优选地，步骤2)中，所述共混时间为1～4h。
[0028]优选地，步骤3)中，所述老化温度10～80℃
[0029]优选地，步骤3)中，所述老化湿度40～90％。
[0030]优选地，步骤3)中，所述老化时间为3～15天。
[0031]优选地，步骤3)中，所述干燥温度100～120℃。
[0032]优选地，步骤3)中，所述干燥时间为8～12h。
[0033]优选地，步骤3)中，所述煅烧温度为850～1200℃。
[0034]优选地，步骤3)中，所述煅烧时间为3～8h。
[0035]本专利技术还提供一种如上所述的甲烷二氧化碳重整催化剂的应用，为将催化剂应用于甲烷二氧化碳重整制合成气反应。
[0036]优选地，所述合成气反应的反应温度为650～950℃，压力1.0～5.0MPa，体积空速5000～50000h
‑1，CH4/CO2/H2O＝(0.5～2.0)/(0.5～2.0)/(0.2～2.0)。
[0037]如上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0038]1)本专利技术的甲烷二氧化碳重整催化剂中引入的具有耐烧结、能与催化剂原粉中主要活性组分发生化学反应的、类属碱性氧化物型的粘结剂，可促进二氧化碳的吸附和解离，进一步增强甲烷
‑
二氧化碳
‑
水蒸气的重整活性与稳定性。
[0039]2)本专利技术的甲烷二氧化碳重整催化剂具有耐高温、耐水热环境、热稳定性好、易成型等优异特性，适用于以富含甲烷的化工尾气、废气为原料的甲烷
‑
二氧化碳
‑
水蒸气重整工艺，且该催化剂制备工艺简单，成本低，容易工业成型和规模化生产。
[0040]3)本专利技术甲烷二氧化碳重整催化剂的制备方法中，在催化剂成型后通过调节老化温度、湿度至适当值，控制煅烧时的温度和时间，进一步提高催化剂的耐高温烧结能力及机械强度，同时催化剂活性也得到较大提高。
附图说明
[0041]图1显示为本专利技术实施例2所得的成型颗粒催化剂图。
[0042]图2显示为本专利技术实施例2所得催化剂的稳定性图。
具体实施方式
[0043]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种甲烷二氧化碳重整催化剂，其特征在于，所述催化剂包括催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂，所述催化剂原粉包括主要活性组分、辅助活性组分和载体，所述催化剂原粉、粘结剂、造孔剂和润滑剂的质量比为100：10～80：1～10：2～8，所述催化剂原粉中主要活性组分、辅助活性组分和载体的质量比为10～50：0.1～15：15～60。2.根据权利要求1所述的甲烷二氧化碳重整催化剂，其特征在于，所述甲烷二氧化碳重整催化剂为外径6～20mm、内径3～10mm、高度5～15mm的拉西环状颗粒；和/或，所述甲烷二氧化碳重整催化剂径向强度为150～900N/cm。3.根据权利要求1所述的甲烷二氧化碳重整催化剂，其特征在于，所述主要活性组分包括NiO；和/或，所述辅助活性组分包括CuO、ZnO，Fe2O3、Co2O3中的一种或多种；和/或，所述载体包括TiO2、Al2O3、SiO2、Mg
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Ca尖晶石、Mg
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Al尖晶石、陶瓷、高岭土中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的甲烷二氧化碳重整催化剂，其特征在于，所述粘结剂包括硅酸盐水泥、铝酸钙水泥、白水泥、拟薄水铝石、稀硝酸溶液、硅胶、铝胶中的一种或多种；和/或，所述造孔剂包括聚乙烯蜡、β
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环糊精、羧甲基纤维素、石墨中的一种或多种；和/或，所述润滑剂包括石墨、硬脂酸镁、滑石粉、石蜡中的一种或多种。5.一种根据权利要求1～4任一项所述的甲烷二氧化碳重整催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将催化剂原粉研磨，并控制其粒径与堆积密度；2)将步骤1)研磨后催化剂原粉与粘结剂、造孔剂和润滑剂按质量比混合，混合过程中加入酸性溶液，共混得混合物；3)将步骤2)所得共混物压片成型，经老化、干...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙予罕，王慧，曹志红，马春辉，杜洋，
申请(专利权)人：上海簇睿低碳能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：