[发明专利]催化剂载体和负载型催化剂及其制备方法和应用以及甲烷蒸汽重整制氢的方法

说明书

本发明涉及催化剂制备领域，公开了一种催化剂载体和负载型催化剂及其制备方法和应用以及甲烷蒸汽重整制氢的方法，该载体包括La改性的氧化铝、CaO和MgO，该载体具有大于100nm的孔，且大于100nm的孔的孔体积占载体总孔体积的75‑95％。本发明提供的载体具有高强度和高水热稳定性，采用本发明提供的载体制备甲烷蒸汽重整催化剂时，可以显著提高活性金属的分散度、催化剂的活性、抗积炭性能和结构稳定性。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体涉及一种催化剂载体、一种催化剂载体的制备方法、由该方法制备得到的催化剂载体、一种负载型催化剂、一种负载型催化剂的制备方法、由该方法制备得到的负载型催化剂、所述载体和负载型催化剂在甲烷蒸汽重整反应中的应用以及甲烷蒸汽重整制氢的方法。

背景技术

在化学工业中，氢气用量最大的是合成氨与石油炼制，在其它领域，如冶金、电子、玻璃、医药、食品、航天、能源等都需要用到氢气。近年来，随着炼油过程中加氢重整与加氢裂化的发展，对氢气的需求量呈增长趋势，石化行业如合成氨、合成汽油、合成甲醇、费托合成等对氢气的需求也呈增长趋势，使得甲烷、石脑油、重油蒸汽转化与煤蒸汽气化制氢技术受到了更大重视。目前，社会对环境质量的重视程度日益提高，燃气排放物中的硫含量指标减少，同时原油的加工程度不断加深，这也增加了对氢气的需求.氢气是一种洁净的燃料，燃烧热值大而产物是水，不会产生大量的温室气体如 CO₂、CH₄和污染气体如SOx、NOx等。

天然气由于储量丰富，将是合成气生产进而生产氢气的主要原料。尽管煤的储量更大，而且价格便宜，但其投资是以天然气为原料的合成气工厂的三倍。因此，未来在世界范围内，天然气重整制氢工艺仍将是最主要的制氢途径。

目前，天然气制氢工艺已非常成熟，但其最主要的缺点就是能耗高，导致氢气的生产成本显著增加。为减少该工艺的能耗，降低水碳比是一条可行的路径。国外各大制氢技术公司已在该领域进行了尝试，如美国的布朗工艺、 ICI公司的AMV工艺、LCA工艺等。为适应新工艺的要求，必须开发出与之相应的高效催化剂。这种催化剂除应具有常规天然气蒸汽转化催化剂各项性能外，还必须具有更强的抗积炭性能，以便能在低水碳比下长周期连续稳定运行。

国外开发低水碳比节能型天然气转化催化剂有代表性的有ICI公司的 ICI46-9、ICI25-3、托普索公司的RKS-5、RKS-6等，这类低水碳比转化催化剂以Ni为主要活性组分，其技术特点是在α-Al₂O₃载体中加K₂O、CaO、 MgO等碱性助剂，以提高催化剂的抗积炭性能。国内开发低水碳比节能型天然气转化催化剂的有齐鲁石化公司研究院，以α-Al₂O₃为载体，采用钾碱和稀土氧化物为助剂的低水碳比催化剂Z416(钟道文，牛春德，低水碳比油田气蒸汽转化催化剂Z416的研制，齐鲁石油化工，1999，27(3),166-169)；原化工部西南化工研究院以α-Al₂O₃为载体，Ni为主要活性组分，稀土氧化物为助剂的Z111(吴且毅，Z111型低水碳比转化催化剂，化肥与催化，1990 (4)，1-6)；中科院成都有机化学研究所的低水碳比节能型一段转化催化剂 Z112等。

因此，提高催化剂的抗积碳性能成为了目前研究的重要内容之一。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的甲烷蒸汽重整制氢过程中，低水碳比操作条件下，催化剂抗积碳性能差的缺陷，提供一种催化剂载体及其制备方法、一种负载型催化剂及其制备方法、所述载体和负载型催化剂在甲烷蒸汽重整反应中的应用以及甲烷蒸汽重整制氢的方法。本发明提供的载体具有高强度和高水热稳定性，采用本发明提供的载体制备甲烷蒸汽重整催化剂时，可以显著提高活性金属的分散度、催化剂的活性、抗积炭性能和结构稳定性。