[发明专利]一种甲烷水蒸气重整催化剂、其制备方法及燃气发电机烟气利用的方法

权利要求书

1.一种甲烷水蒸气重整催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将催化剂载体、增稠剂与水混合，超声分散后制备得到催化剂载体颗粒；

2）将可溶性镍盐和催化助剂溶于水中制成混合溶液；

3）将氨水滴入混合溶液中，制备成镍溶胶；

4）向镍溶胶中加入催化剂载体颗粒，搅拌分散并进行二次造粒，还原后得到甲烷水蒸气重整催化剂。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化剂载体选自纳米Al₂O₃、纳米SiO₂或纳米ZrO₂中的一种或至少两种的组合，进一步优选纳米Al₂O₃；

优选地，所述增稠剂为松油醇和或/聚乙二醇；

优选地，所述可溶性镍盐选自氯化镍、硝酸镍、草酸镍或硫酸镍中的一种或至少两种的组合，进一步优选氯化镍和/或硝酸镍，最优选硝酸镍；

优选地，所述催化助剂选自硝酸铈、硝酸镧或硝酸锆中的一种或至少两种的组合，进一步优选硝酸铈。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤1）所述的超声分散时间为1~30min，优选5~20min，进一步优选10min；

优选地，超声分散后进行喷雾造粒得到催化剂载体颗粒。

4.如权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤2）所述可溶性镍盐和催化助剂的质量比为6~23:1，优选8~20:1，进一步优选地10:1；

优选地，所述可溶性镍盐在混合溶液中的摩尔浓度为0.05~0.25mol/L，进一步优选0.08~0.2mol/L，最优选0.1mol/L。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，步骤3）将氨水滴入混合溶液中的速度为0.5~2滴/s，进一步优选1滴/s；

优选地，所述氨水滴入混合溶液后，混合溶液的pH为5~6.8，进一步优选6.5。

6.如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤4）所述催化剂载体颗粒与镍溶胶的质量比为5~15:1，优选10:1；

优选地，所述搅拌分散时间为5~30min，进一步优选10min；

优选地，所述二次造粒方式为喷雾造粒；

优选地，所述还原为通入还原性气体对催化剂颗粒进行还原处理。

7.一种甲烷水蒸气重整催化剂，其特征在于，所述催化剂通过如权利要求1-6之一所述的制备方法得到。

8.一种燃气发电机烟气利用的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将如权利要求7所述的甲烷水蒸气重整催化剂装填于甲烷水蒸气重整反应器内；

2）将一部分甲烷通入燃气发电机燃烧，发电的同时形成高温烟气；另一部分甲烷进入甲烷水蒸气重整反应器；

3）将高温烟气分为两路：一路为水蒸汽发生装置提供热量将水变成水蒸气；另一路直接进入甲烷水蒸气重整反应器外循环为重整反应提供热量；

4）重整反应后生成的H₂和CO的合成气再次循环进入燃气发电机燃烧发电。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述高温烟气的温度为400~600℃，优选500~600℃；

优选地，所述水蒸气与进入重整反应器的甲烷的摩尔比为0.5~3:1，进一步优选1:1；

优选地，步骤4）所述的合成气经吸附后再次循环进入燃气发电机燃烧发电。

所述甲烷水蒸气重整反应器无需外界提供额外热量，由烟气自身热量启动重整反应，反应温度维持在500~600℃。

10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1）将甲烷水蒸气重整催化剂装填于甲烷水蒸气重整反应器内；所述甲烷水蒸气重整催化剂通过以下方法制备得到：

将纳米Al₂O₃、增稠剂与去离子水混合，超声分散后进入喷雾干燥机制作催化剂载体颗粒，收集备用；将硝酸镍和硝酸铈溶于去离子水中，将氨水以1滴/s的速度滴入混合溶液中，使混合溶液pH=6.5，制成镍溶胶；最后加入制备好的催化剂载体颗粒，搅拌分散，进入喷雾干燥机进行二次喷雾造粒，还原后得到甲烷水蒸气重整催化剂；

2）将一部分甲烷通入燃气发电机燃烧，发电的同时形成500~600℃的高温烟气；另一部分甲烷进入甲烷水蒸气重整反应器；

3）将高温烟气分为两路：一路为水蒸汽发生装置提供热量将水变成水蒸气，所述水蒸气与进入重整反应器的甲烷的摩尔比为1:1；另一路直接进入甲烷水蒸气重整反应器外循环为重整反应提供热量；

4）甲烷水蒸气重整反应器无需外界提供额外热量，由烟气自身热量启动重整反应，反应温度维持在500~600℃；

5）重整反应后生成的H₂和CO的合成气经吸附后再次循环进入燃气发电机燃烧发电。