[发明专利]低碳烷烃干重整催化剂载体及其催化剂

说明书

本发明涉及一种低碳烷烃干重整催化剂载体及其催化剂，以载体重量份数计，所述载体包括15‑85份铈氧化物，10‑80份主族元素氧化物。本发明催化剂载体富含三价铈和晶格氧空位，可以提高低碳烷烃干重整催化活性和选择性。本发明催化剂载体制备方法简单，对环境影响小。

技术领域

本发明涉及一种低碳烷烃干重整催化剂载体及其制备方法和应用。

背景技术

铈基复合氧化物大多是非化学计量化合物，其作为催化剂载体有以下特点：首先由于铈基复合氧化物载体中存在氧空位，能够在反应中捕获并提供晶格氧，通过优异的传递氧功能促进氧化还原反应的进行；其次同单一氧化物相比，复合氧化物还具有较大的比表面积、较强的热稳定性和机械强度，同氧化铈载体相比，可以抑制因氧化铈高温烧结而引起的催化剂失活，提高催化剂的活性和稳定性。

合成气是一种重要的化工原料气，一般可用于生产合成氨、羰基合成醇、甲醇或作为费-托合成的原料。目前，工业上合成气主要由天然气、液化气和石脑油等原料的蒸汽重整过程或由重油经部分氧化法生产，但这些反应温度较高并伴随着大量积碳生成或者在高温高压条件下进行，对反应装置的要求非常严格。由于页岩油气的持续开发，页岩气供应过剩，每年有1/3的乙烷被当作燃料消耗，未进行高附加值利用，发展低碳烷烃干重整制合成气是具有应用前景的方案。

目前，氧化铈负载催化剂主要用于甲烷干重整，如沙特基础公司的专利CN107921427A中报道了负载金属镍的氧化铈核壳结构催化剂，里贾纳大学的专利CN101180125A中报道了二氧化铈/氧化锆负载的镍和/或铜催化剂，贵州理工学院的专利报道了一种多核壳空心型镍-镍硅酸盐-氧化铈催化剂(CN108786822A)等。由于甲烷干重整需要的反应温度非常高，反应过程中易发生积碳，氧化铈载体的稳定性有待进一步提高，反应高能耗和积碳制约了反应的工业化。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种低碳烷烃干重整催化剂载体及其制备方法。

一种低碳烷烃干重整催化剂载体，以载体摩尔份数计，所述载体包括15-85份铈氧化物，10-80份主族元素氧化物。

其中，所述低碳烷烃包括乙烷、丙烷、丁烷。

上述技术方案中，以载体摩尔份数计，所述载体包括20-60份铈氧化物，35-75份主族元素氧化物。

上述技术方案中，所述主族元素氧化物包括选自氧化镁、氧化铝、氧化硅、氧化钙、氧化镓和氧化锡中的至少一种。

上述技术方案中，以铈氧化物中铈原子的摩尔百分数计，所述铈氧化物中含有12-60％三价铈，优选包括15-50％三价铈。本发明实施例中，载体铈氧化物中三价铈摩尔百分比分别为30.6％、38.0％。所述三价铈与氧形成铈氧化物。所述铈氧化物包括二氧化铈、三氧化二铈以及组成介于二者之间的铈氧化物。

本发明还提供一种低碳烷烃干重整催化剂载体的制备方法，包括如下步骤，以溶胶凝胶法合成含铈氧化物和主族元素氧化物的载体。

上述技术方案中，采用溶胶凝胶法合成含铈氧化物和主族元素氧化物的载体，具体步骤如下：将表面活性剂、溶剂、可溶性铈盐、主族元素的可溶性盐混合，煅烧。

上述技术方案中，所述可溶性铈盐包括硝酸铈(III)、硝酸铈(IV)、硝酸铈铵(IV)中的一种或几种。

上述技术方案中，所述表面活性剂包括聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段聚合物、聚乙二醇、聚丙二醇；优选溶剂包括甲醇、乙醇、水。

上述技术方案中，所述煅烧前还包括热处理步骤。

上述技术方案中，所述热处理包括在30～120℃下处理，优选30～60℃和100～120℃；所述热处理包括处理12～72小时，优选12-36h。