[发明专利]具有对在没有还原剂的情况下因蒸汽通过而失活的抗性的预重整催化剂的制备方法、和预重整催化剂

说明书

本发明涉及一种制备预重整催化剂的方法，所述催化剂包括钌和氧化铝载体，且具有对在没有还原剂的情况下因蒸汽通过而失活的抗性。此外，根据本发明的Ru/氧化铝催化剂利用添加Ag而变得更耐积碳。

技术领域

本发明涉及一种制备预重整催化剂的方法以及涉及由此获得的预重整催化剂，所述催化剂包括钌，且具有对在没有还原剂的情况下因蒸汽通过而失活的抗性。本发明还涉及在该预重整催化剂的存在下实施的预重整方法。

背景技术

除了作为几乎不会产生环境污染的产品以外，氢气还因所提供的高热值而是一种很有前途的能源。

大规模地生产氢气或富氢气体(称为合成气)以用于诸如汽油或者柴油之类的衍生自石油的流的加氢精制方法中的炼油工业中，使得其质量达到现行环境立法的标准。氢气在工业上也被广泛地用于生产合成燃料(GTL)、甲醇、氨气、尿素以及其他广泛使用的产品。

存在各种将天然气和其他碳氢化合物转化为合成气的工业方法，但蒸汽重整是在工业规模上生产氢气的主要方法。以下示出在蒸汽重整方法中发生的主要反应：

C_nH_m+nH₂O＝nCO+(n+1/2_m)H₂(吸热反应)   反应1

CH₄+H₂O＝CO+3H₂(吸热,206.4kJ/mol)   反应2

CO+H₂O＝CO₂+H₂(放热,-41.2kJ/mol)   反应3

通常通过将藉由除去硫化合物、氯化物、重金属和/或烯烃而已预先纯化的、且选自天然气、炼油气、液化石油气、丙烷、丁烷或石脑油的碳氢化合物进料和蒸汽以相对过量的计量比(反应1、2、和3)引入到具有7cm至15cm的外直径和介于10m和13m之间的高度的典型尺寸、且包括催化剂的金属管所构成的数量可变的反应器中来实施蒸汽重整方法。这些管位于为反应提供所需热量的熔炉内部。由各反应器和加热熔炉构成的组件被称为初级重整器。

然而，尽管与其他方法相比，碳氢化合物的重整是最常用且最可行的方法，但仍是一种昂贵的生产氢气的方法。由于对于该方法的能源效率的需求增加，预重整是一种可行的替代方案。该方法包括将更长链的碳氢化合物转化为甲烷，例如天然气中存在的乙烷、GLP中存在的丙烷和丁烷或者石脑油中存在的从戊烷到庚烷的碳氢化合物。

具体而言，蒸汽预重整是指最大沸点在240℃附近、典型地具有通式C_xH_y、且可在它们的组成中包含氧原子的碳氢化合物与蒸汽发生的用于生产氢气的反应。预重整方法与蒸汽重整方法的不同之处在于所使用的温度范围和所产生气体中的甲烷含量。预重整是在介于400℃和550℃之间的温度下实施，且生产出甲烷含量通常大于20％的气体，而蒸汽重整是在介于550℃和950℃之间的温度下实施，且生产出甲烷含量通常小于5％的气体。

然而，在生成氢气或合成气中的主要问题与所采用的催化剂有关。除其他要求外，催化剂必须是有效的，必须具有合理的长时间的稳定性，且必须是抗积碳的和耐温的。

适合于实施蒸汽重整反应的催化剂一般对于实施预重整反应来说并不具有良好的性能，而且反之亦然，因为适合于工业使用的催化剂必须针对特定的反应和针对特定的方法条件而设计。

因此，选择适当的催化剂直接影响到该方法的成本。因此，在常规方法中使用更有效的催化体系和/或优化它们的性能正变得至关重要。