[发明专利]用于生产合成气的镍/氧化镧催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及含镍/氧化镧的催化剂的制备方法。所述催化剂适合于重整烃进料以产生合成气。

背景技术

重整烃类以产生包含合成气(也称作合成煤气)的重整气体组合物的工艺是本领域已知的而且包括蒸汽重整、催化干法重整、部分氧化或它们的组合。

烃类的蒸汽重整是公知的生产合成气的方法，其包括使烃与蒸汽接触。蒸汽重整高度吸热并且需要例如700-1100℃的高反应温度。因此，应当注意避免热力学限制。此外，烃类的蒸汽重整需要相对较长的接触时间。典型地，由诸如甲烷之类的烃的蒸汽重整产生的合成气混合物具有约4.5-5.2的非常高的H₂/CO比率。由甲烷蒸汽重整所产生的合成气的H₂/CO比率可以例如通过添加CO或通过脱除H₂进行调节。作为选择，合成气组合物的H₂/CO比率可以通过使它经历反向水煤气变换反应调节至期望的值。

可以通过甲烷用CO₂的催化干法重整直接产生H₂/CO比率大约为1的合成气组合物。甲烷的催化干法重整也是高度吸热的并且应当在高反应温度下执行。许多催化干法重整工艺已知包括导致催化剂失活的快速焦炭沉积。在这些催化干法重整工艺中，可以通过在高温下向催化剂供氧使反应器再生。

烃进料存在下的部分氧化是产生合成气混合物的另一种手段。部分氧化的缺点在于产生二氧化碳作为副产物，这限制了烃重整工艺的脂族和芳族C2-C6烃类选择性。

通过将包括上文所述那些在内的不同的重整反应组合，可以例如通过规避热力学限制和/或通过降低用于加热或脱除工艺热量的成本来优化重整工艺。

特别有利的用于生产合成气的组合重整工艺为诸如甲烷之类的低级烃的催化自热干法重整。通过使甲烷(CH₄)、氧气(O₂)和二氧化碳(CO₂)的混合物与催化剂接触，能够在单一体系中进行吸热的干法重整和放热的甲烷氧化，这代表了减少合成气合成过程中的能量消耗的有效手段；例如参见MORTOLA等，NORONHA等编辑，Elsevier，2007，第409-414页。自热干法重整的另一优势在于产生的合成气组合物的H₂/CO比率约为1.4-1.8，这对于所产生的合成气在诸如费-托(F-T)合成之类的工艺中的进一步应用非常有利。

已经描述过镍基催化剂也可以用于轻质烃类部分氧化成合成气的工艺。特别地，包含在氧化镧上担载的镍的催化剂已知在由轻质烃类生产合成气的工艺中提供相对较高的转化率和选择性；例如参见EP741107 A；US 5447705和US 2004/0127351。

在例如甲烷的自热干法重整中使用常规Ni/La₂O₃重整催化剂时，缺点是至少部分归因于焦炭形成的催化剂失活。该催化剂失活导致降低的烃选择性和降低的工艺经济性。

构成本发明基础的技术问题是提供在将诸如甲烷之类的烃转化成合成气的工艺中有用的改进的催化剂。

发明内容

通过提供如下文所述以及如权利要求中表述的实施方案实现上述问题的解决方案。

因此，本发明提供制备镍/氧化镧(Ni/La₂O₃)催化剂的方法，其包括下述步骤：(a)通过使氧化镧(La₂O₃)载体与镍盐(Ni盐)水溶液在含氧气流存在下接触在所述La₂O₃载体上沉积镍(Ni)；之后(b)将沉积的Ni还原，由此原位制成所述Ni/La₂O₃催化剂；或者-否则的话-其中工艺步骤(a)和(b)都原位进行。