[发明专利]甲烷与二氧化碳重整制合成气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲烷与二氧化碳重整制合成气的方法。

背景技术

甲烷和二氧化碳重整制合成气，利用甲烷和二氧化碳这两种温室气体，所制取的合成气中氢气一氧化碳比为1，可直接作为羰基合成和费托合成的原料。而且，由于该反应的强吸热性使得该反应在化学储能方面有着广阔的应用前景。因而该反应在有效利用天然气，减轻温室气体效应以及减缓能源危机等方面有着极其重大的现实意义[天然气化工，第27卷，第5期，第12页]。

在目前甲烷与二氧化碳重整反应研究的领域中，经研究发现镍基催化剂有着与贵金属催化剂相似的催化活性，而且镍基催化剂相对于贵金属催化剂有着价格上的优势，因而镍基催化剂是最有工业化前景的催化剂。但是镍基催化剂容易积炭从而导致活性下降和床层堵塞[催化学报，第18卷，第5期，第364页]，而且当前的研究通常为了获得较高的活性和稳定性，空速一般选在10000ml h^-1g^-1以下[燃料化学学报，第34卷，第4期，第444页]，这不利于以后的工业应用研究，所以研究镍基催化剂在较大空速下获得优良的催化性能对将来工业化生产有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲烷与二氧化碳重整制合成气的方法。

一种甲烷与二氧化碳重整制合成气的方法，其特征在于该方法采用的催化剂的活性组分为NiO，载体由TiO₂以及SiO₂组成，在常压，反应温度为700～850℃，空速18000～72000ml h^-1g^-1的操作条件下，在固定床反应器中进行重整反应。

本发明所述的催化剂，活性组分NiO占催化剂总质量的5～20％。

本发明所述的催化剂，载体中TiO₂与SiO₂质量比为0.43～2.33：1。

本发明的催化剂采用溶胶凝胶结合浸渍法制备，具体是将硝酸镍配成乙醇和水的混合溶液，将正硅酸乙酯及钛酸正丁酯混合到上述溶液中，回流，然后烘干，焙烧得该催化剂。

本发明具有以下优点：

(1)较高空速下，甲烷和二氧化碳的转化率最高分别可达到88％和97％以上，H₂和CO的收率最高可分别达到85％和93％以上；

(2)该方法的催化剂具有很高的催化稳定性，连续反应30小时没有明显的失活；

(3)使用过的催化剂可由消炭作用重复使用。

具体实施方式

实施例1：将1.13克硝酸镍溶于4.83毫升水和6.00毫升无水乙醇的混合溶液中，搅拌。待混合均匀后，用稀盐酸调pH值为2，随后加入3.78毫升正硅酸乙酯，然后常温搅拌3小时。接着滴入4.35毫升钛酸正丁酯和6毫升无水乙醇的混合溶液，常温搅拌2小时，随后90℃回流18小时。最后经120℃干燥，700℃空气气氛下焙烧5小时，即得到成品催化剂。

取0.1克26-46目该催化剂置于直径6毫米的石英反应管中，通入1∶1的甲烷和二氧化碳，其空速为36000ml h^-1g^-1，反应温度为700℃，在常压下反应。

实验结果见表1。

实施例2-8

通过表1描述

表1