[发明专利]一种甲烷重整催化剂及其制备方法和甲烷重整方法

说明书

本发明提供一种甲烷重整催化剂及其制备方法，以及甲烷重整方法。本发明催化剂包括载体以及负载于载体上的活性金属组分Ni，所述载体的制备方法包括：(1)向第一部分载体前驱体中引入改性助剂，得到改性载体；(2)将所述改性载体和第二部分载体前驱体挤条成型，得到成型物；(3)对所述成型物进行干燥和焙烧；所述改性助剂选自第IA族金属元素、第IIA族金属元素、第IB族金属元素、第IVB‑VIIIB族金属元素以及镧系元素中的至少一种。本发明提供的甲烷重整催化剂制备方法简单易行，条件缓和，能够较好发挥助剂与活性金属组分之间的协同作用，具有优异性能，兼具高的活性和选择性。

技术领域

本发明涉及催化剂制备领域，具体地，涉及甲烷重整催化剂及其制备方法和甲烷重整方法。

背景技术

甲烷重整所用的原料CH₄和CO₂来源广泛，其产生的合成气中H₂/CO体积比≤1，特别适合作为羰基合成及费托合成的原料。甲烷干重整不但可以实现CO₂的废物利用、变废为宝，更为甲烷的高效利用提供了一条有效途径。同时利用温室气体CH₄和CO₂，缓解两者引起的温室效应；虽然甲烷干重整反应已经过了近百年的研究历程，但该工艺过程至今未能实现工业化应用，究其原因，催化剂在高温反应条件下的烧结和积炭是制约该工艺过程实现工业化的最主要的障碍，特别是在加压条件下催化剂的积炭显得尤为突出。甲烷干重整的主要缺点是催化剂稳定性差、易结炭而失活。甲烷转化率受重整反应热动力学的限制，反应温度高和对反应器材质要求高。所以，如何提高催化剂的抗积炭能力和低温活性等成为甲烷干重整能否工业应用的关键。因此，开发高活性、高选择性以及高稳定性的甲烷干重整催化剂仍然是目前该领域研究的关键。

CN101439287A公开了一种天然气催化裂解制氢催化剂及其制备方法，所述的制氢催化剂以MOy/CNFs为载体负载活性组分Ni，其中各组分的重量份为：Ni元素为10～50，Moy为5～70，CNFs为2～45，其中Moy为SiO₂、ZrO₂、TiO₂、Ce_(1-X)Zr_xO₂中的一种，CNFs为纳米碳纤维；其制备方法为将MOy和经过预处理的CNFs加入镍盐水溶液中，然后加入碱液调节pH值为6～8，搅拌后静置，得到的沉淀物经过滤、洗涤、干燥。用CNFs做载体成本较高，且该载体制备过程复杂，难以实现工业化。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的甲烷重整催化剂难以兼具高CH₄转化率、高选择性和高稳定性的缺陷，提供一种甲烷重整催化剂及其制备方法，以及甲烷重整方法。

本发明提供的甲烷重整催化剂能够最大限度发挥改性助剂的作用，减少催化剂的活性金属组分的不利影响。

本发明的发明人在研究过程中发现，甲烷重整催化剂一般含有催化剂助剂组分，一般在引入活性金属组分(例如Ni)之前或之后引入，也可以与活性金属组分通过共浸渍共同引入。现有催化剂助剂组分引入方式使得催化剂助剂组分与活性金属组分之间距离较小，多数情况下无法实现催化剂助剂组分和活性金属组分的有效分散，并且现有催化剂助剂组分引入方式不能够最大限度发挥助剂的效果，在一定程度上对活性金属组分产生了不利影响。

本发明的发明人在进一步研究过程中发现，预先使用催化剂助剂组分改性部分载体前驱体，得到改性载体，然后与剩余部分载体前驱体共同挤条成型制得的载体用于制备催化剂时，能够最大限度发挥催化剂助剂组分与活性金属组分之间的协同作用，减少现有技术中催化剂的活性金属组分的不利影响。

基于此，本发明提供了一种甲烷重整催化剂，该催化剂包括载体以及负载于载体上的活性金属组分Ni，所述载体的制备方法包括：

(1)向第一部分载体前驱体中引入改性助剂，得到改性载体；

(2)将所述改性载体和第二部分载体前驱体挤条成型，得到成型物；