[发明专利]一种低温甲烷水蒸汽重整催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂领域，具体而言，涉及一种低温甲烷水蒸汽重整催化剂及其制备方法。

背景技术

随着石化资源的不断减少，环境污染日益严重，人类社会对能源的需求不断加大，提高石化资源的利用效率成为人类迫在眉睫的任务。

随着天然气探明储量的增加，和天然气制合成气的技术不断成熟，天然气的高效利用逐渐被提上日程。天然气的主要成分是甲烷，甲烷水蒸气重整制合成气是合理高效利用甲烷资源的有效途径之一。

在现有的制造催化剂的领域中，公开了一种CH₄重整CO₂制合成气反应的炭基催化剂的制备方法，其特征在于制取步骤如下:a.采用球磨机将原煤粉碎至80μm以下颗粒，然后将原煤颗粒与碱土金属化合物混合，原煤颗粒与碱土金属化合物混合的重量比例为:1.5:1-19:1，以机械混合的方式添加碱土金属化合物，制得原煤颗粒与碱土金属化合物的混合物，b.将a步制得的混合物搅拌均匀，然后在900--1250℃条件下热解，至没有挥发份析出，制得块状炭基催化剂，c.将b步制得的炭基催化剂粉碎至所需的颗粒大小。然而通过这种方法制备的炭基催化剂的使用温度较高，通常达到了1000℃左右；并且通过这种方法制造的炭基催化剂催化效率也不尽如人意，因此不适用于大规模的工业生产。

此外，现有技术中所使用诸如浸渍法和沉淀法的其他方法因其对设备要求低，能够大量生产而被广泛使用。但这些方法中有液体和固体废弃物产生，对环境有一定的污染。同时，现有技术中用于制备甲烷水蒸气重整镍基催化剂的方法的制备成本较高、生产周期较长且催化效果并不完全尽如人意。因此期望开发一种能够克服上述缺点的催化剂。

发明内容

针对现有技术中现有技术中，制备成本高，生产周期长且催化效果差的问题，本发明的一个方面提出了一种低温甲烷水蒸汽重整催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将载体、活性剂与助剂一起粉碎得到混合物，其中，活性剂为含镍化合物、助剂为硝酸盐；

将混合物进行球磨处理，得到纳米粉体；

将纳米粉体进行煅烧，得到微粒粉末；以及

将微粒粉末进行压片、破碎、过筛处理。

根据本发明，载体为纳米Al₂O₃、堇青石纳米粉体、纳米SO₂中的一种或它们的任意组合；

含镍化合物包括氢氧化镍、硝酸镍、碳酸镍、氯化镍以及乙酸镍中的一种或它们的任意组合；以及

助剂包括硝酸锆、硝酸钾，硝酸镁、硝酸钙、硝酸铈、硝酸镧、硝酸锰中的一种或它们的任意组合，

其中载体、活性剂与助剂的质量比为10:(0.5-2.5):(0.05-1)。

根据本发明，将载体、活性剂与助剂一起粉碎的步骤进一步包括：

使用粉碎机在转速介于10000r/m至25000r/m范围内的条件下实施粉碎步骤，粉碎机的填料量介于30%至70%的范围内，且粉碎机的粉碎时间介于10分钟至20分钟的范围内。

根据本发明，将混合物进行球磨处理的步骤进一步包括：

使用高能球磨机实施球磨处理的步骤，转速介于300r/m至约700r/m的范围内，且时间介于10分钟至30分钟的范围内。

根据本发明，纳米粉体的直径介于60nm至100nm的范围内。

根据本发明，将纳米粉体进行煅烧的步骤的温度介于300℃至500℃，且实施时间介于2小时至4小时的范围内。

根据本发明，通过将微粒粉末进行压片处理的步骤，将微粒粉末粉碎为60目至100目的颗粒。

根据本发明，载体为纳米Al₂O₃，活性剂为硝酸镍，且助剂包括质量比3:2的硝酸铈与硝酸锆，其中，载体、活性剂与助剂的质量比为10:2:0.5。

根据本发明，载体为纳米Al₂O₃，活性剂为硝酸镍，且助剂包括质量比2:1:1的硝酸铈、硝酸锆与硝酸锰，其中，载体、活性剂与助剂的质量比为10:1.5:0.2。

本发明的另一个方面提供了一种根据上述方法制备的低温甲烷水蒸汽重整催化剂。