【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源领域中氨分解制氢的工业生产领域，具体涉及一种脱氢催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前能源系统的根本问题是采用化石燃料生产能源对环境的巨大负面影响。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、燃烧清洁的绿色可持续新能源，可解决目前化石能源面临的问题，展现出良好的应用前景。近年来，氢能的开发和利用受到美、日、欧等发达国家的高度重视，大量经费被投入来支持氢能研发及应用示范活动。世界著名能源公司如shell、chevron、texaco等已把氢能开发作为公司发展的重要战略。可以想象，随着未来科学技术的进步，氢能将逐渐取代化石能源的作用。
2、氢能应用包括氢气制备、储存、运输和应用等环节，其中氢能储存是关键和难点。目前，储氢技术主要有物理储氢、吸附储氢和化学储氢。物理储氢技术由于对设备的高要求和苛刻操作条件使得此技术性能与效率之间的矛盾日益突出。化学储氢对于储氢的条件要求缓和，目前研究的储氢载体种类较多，其中氨由于具有储氢密度高、易液化、运输技术成熟、分解时无cox产生等优点，被认为是理想的储氢载体之一。其符合国际能源署和美国能源部(doe)规定的指标，可以呈液体形式进行长途输送或可解决能源的地区分布不均匀问题。
3、氨的大规模合成在工业上已经成熟多年。氨分解是氨合成的逆反应，理论上可以采用和氨合成相同的催化体系，但对催化剂的具体要求又与氨合成反应有所区别。氨分解过程是一个强吸热、高度可逆的反应，因此从动力学和热力学两方面来看，高温都有利于脱氢反应进行，但温度过高不易实现，且系统能耗高
4、cn101352685a提供一种用于氨分解制氢的负载型镍催化剂，通过沉淀法制备。可以应用于氨分解制不含cox氢气的工艺，还可用于各种含氨气体的净化处理过程。优点是采用了较廉价的ni为活性组分。缺点是反应温度较高，活性不佳。
5、wahabmojtahedi et al.[fuel processing technology，volume 45，issue3.1995.pp 221-236]提供了镍基催化剂，用于流化床反应器，用于分解氨生产氢气。反应温度800-900℃，反应压力12-22bar，氨转化率75％。缺点是反应温度过高，氨的转化率不高，原料利用率低。
6、氨分解催化剂有各种活性组分类型，其中，活性中心为ru的催化剂低温性能好、活性高。但是ru的价格较高，负载量高的话，对催化剂成本影响较大。
7、因此，如何提供一种脱氢催化剂，既具有较高的催化活性，又能够降低ru的用量，且制备方法简单，成本更低廉，是目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的是贵金属含量高，脱氢反应传热传质不佳，催化剂活性差的问题，而提供一种用于氨分解的脱氢催化剂及其制备方法和应用，本专利技术的脱氢催化剂，既具有较高的催化活性和选择性，又能够降低ru的用量，且制备方法简单，成本更低廉。
2、第一个方面，本专利技术的目的是提供一种脱氢催化剂，包括主催化组分、粘结剂和任选的助催化组分；所述主催化组分中含有ru，以及fe、ni、ce和la中的至少2种；所述助催化组分含有碱金属元素；
3、以主催化组分和助催化组分中的金属氧化物的总质量为100wt％计，所述脱氢催化剂中以氧化物计的ru的含量为0.01wt％-1.3wt％。
4、根据本专利技术，优选地，所述主催化组分中含有ru，以及fe、ni、ce和la中的至少3种，更优选含有四种。
5、根据本专利技术，各组分的含量可以在较宽的范围内选择，在本专利技术一种优选的实施方式中，以主催化组分和助催化组分中的金属元素氧化物的总质量为100wt％计，以氧化物计，所述脱氢催化剂中ru的含量为0.01-1.3wt％，优选为0.01-1wt％，更优选为0.2-0.8wt％，例如0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间；fe、ni、ce和la的总含量为96.8-99.6wt％，优选为98-99wt％，例如98wt％、98.2wt％、98.4wt％、98.6wt％、98.8wt％、99wt％，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间；碱金属元素的含量为0.01-2wt％，优选为0.1-0.5wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％，以及任意两数值或者任意两数值的任意区间。
6、以金属氧化物计，常规的含ru的脱氢催化剂中ru的含量是1-5wt％；本申请中ru的含量的优选范围是0.2-0.8wt％，ru的含量大大降低，但是，出乎意料地，催化剂性能有较大程度的提高。
7、根据本专利技术，主催化组分和助催化组分的总含量可以在较宽的范围内选择，在本专利技术一种优选的实施方式中，所述脱氢催化剂中以金属元素氧化物计的主催化组分和助催化组分的总含量为85-98wt％,。
8、根据本专利技术，fe、ni、ce和la的质量之比可以在较宽的范围内选择，在本专利技术一种优选的实施方式中，所述主催化组分含有fe、ni、ce和la，其中，以氧化物计，fe、ni、ce和la的质量之比为1：0.1-10：0.19-197：0.19-197。
9、根据本专利技术，所述碱金属元素可以在较宽的范围内选择，在本专利技术一种优选的实施方式中，所述碱金属元素选自li、na、k、rb、cs中的至少一种，优选为k、rb和cs中的至少一种。
10、在本专利技术一种优选的实施方式中，所述脱氢催化剂的制备方法包括：将所述主催化组分中含有的金属元素源采用共沉淀法制备得到主催化组分前体，再将所述主催化组分前体与粘结剂和任选的助催化组分源混合，通过挤出滚圆法制备，之后焙烧，得到所述脱氢催化剂；
11、优选地，所述脱氢催化剂为球型，优选直径为0.1mm-0.5mm，更优选直径为0.1mm-0.3mm，和/或，所述脱氢催化剂的磨损指数小于0.5重量％/小时，优选小于0.3重量％/小时。
12、第二个方面，本专利技术的目的是提供一种第一个方面所述的脱氢催化剂的制备方法，包括：将所述主催化组分中含有的金属元素所对应的金属元素源采用共沉淀法制备得到主催化组分前体，再将所述主催化组分前体与粘结剂和任选的助催化组分源混合通过挤出滚圆法制备，之后焙烧，得到所述脱氢催化剂。
13、在本专利技术一种优选的实施方式中，采用的技术方案如下：脱氢催化剂的制备方法及其用途，脱氢催化剂的通过挤出滚圆法制备。本专利技术采用的方法包括如下步骤：(a)通过共沉淀法制备含活性组分的主催化材料；(b)按比例将主催化材料粉、微晶纤维素、田菁粉、硬脂酸镁进行机械混合得到混合粉料；(c)将溶液加入粉料，在捏合设备中捏合15-60min，得到具有一定塑性的泥料；(d)将泥料投入挤出设备，得到条状挤出物，然后滚圆并抛光2-15min，得到直径0.1-0.5mm的小球，使用筛网筛分，优选0.1mm-0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脱氢催化剂，包括主催化组分、粘结剂和任选的助催化组分；所述主催化组分中含有Ru，以及Fe、Ni、Ce和La中的至少2种；所述助催化组分含有碱金属元素；
2.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，其特征在于：
4.根据权利要求1-3之一所述的脱氢催化剂，其特征在于：
5.一种权利要求1-4之一所述的脱氢催化剂的制备方法，包括：将所述主催化组分中含有的金属元素所对应的金属元素源采用共沉淀法制备得到主催化组分前体，再将所述主催化组分前体与粘结剂和任选的助催化组分源混合通过挤出滚圆法制备，之后焙烧，得到所述脱氢催化剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：
8.根据权利要求5-7之一所述的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：
10.一种权利要求5-9之一所述的制备方法制备得到的脱氢催化剂。
11.一种流化床氨分解制氢
...【技术特征摘要】
1.一种脱氢催化剂，包括主催化组分、粘结剂和任选的助催化组分；所述主催化组分中含有ru，以及fe、ni、ce和la中的至少2种；所述助催化组分含有碱金属元素；
2.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的脱氢催化剂，其特征在于：
4.根据权利要求1-3之一所述的脱氢催化剂，其特征在于：
5.一种权利要求1-4之一所述的脱氢催化剂的制备方法，包括：将所述主催化组分中含有的金属元素所对应的金属元素源采用共沉淀法制备得到主催化组分前体，再将所述主催化组分前体与粘结剂和任选的助...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙清，童凤丫，邵一凡，蒋见，卢媛娇，宋磊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。