[发明专利]一种制合成气催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种制合成气催化剂及其制备方法和应用。本发明催化剂以方石英和/或鳞石英作为载体，方石英和/或鳞石英在催化剂中重量含量为25％～99.8％，活性金属及其氧化物在催化剂中重量含量为0.2％～40％。其制备过程为在负载有活性金属的无定形氧化硅基粉体中加入结构助剂、粘合剂等，经过混捏，成型得催化剂前体；催化剂前体进行转晶处理，将催化剂中氧化硅载体转晶为方石英和/或鳞石英载体。本发明催化剂具有更好的抗烧结与机械强度性能的同时仍然保持了高的催化性能和好的催化稳定性。可用于耐高温的制合成气催化剂的工业生产中。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，特别涉及一种制合成气的催化剂及其制备方法，可应用于工业制合成气催化反应中。

背景技术

合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。目前，天然气转化法是合成气的主要生产方法之一，它可通过甲烷与水蒸气、二氧化碳、氧气或其组合等进行重整反应而制得合成气。由于甲烷分子结构稳定，因此该反应需要在较高的温度下进行，例如甲烷与水蒸气或二氧化碳的重整反应通常需达到800℃以上，这对催化剂的耐高温稳定性提出了很高的要求。其中，耐高温稳定性包括高温下的催化性能、抗烧结与机械强度性能等。

甲烷重整制合成气的催化剂活性中心为贵金属(Pt、Pd、Rh、Ru等)、过渡金属(Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mn、W、Mo等)或其氧化物等，它们对甲烷分子有很好的活化作用，而它们一般负载在催化剂载体，如Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、MgO和沸石分子筛等上。其中，氧化硅载体由于比表面积大、具有易于负载和稳定活性金属原子或离子的特点，因此氧化硅载体被视为合成气催化剂常用载体之一。例如：CN101773835A中以SiO₂为载体，Ni和La为活性组分，采用共同浸渍法制备了Ni-La/SiO₂催化剂；CN104475098B公开了一种以CeO₂为助剂、Rh负载氧化硅催化剂，用于甲烷部分氧化制合成气；CN105381818B公开了一种高分散Ni负载在介孔SBA-15二氧化硅上的催化剂，用于甲烷二氧化碳重整制合成气；CN103055868B公开了一种镍基负载在介孔二氧化硅上的催化剂及其制备方法；CN103055913B公开了一种采用镍与氧化硅复合氧化物的催化剂。

而通常，这些二氧化硅载体在高温的反应条件下会面临高温熔化或烧结、孔道坍塌等不稳定的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中催化剂氧化硅载体在高温反应环境下的稳定性问题，提供一种制合成气催化剂及其制备方法。以进一步提高催化剂的稳定性。本发明另一目的在于提高制合成气催化剂的抗压强度，以满足苛刻的生产环境要求。

为解决上述技术问题，本发明第一方面在于提供一种制合成气催化剂，催化剂以方石英和/或鳞石英作为载体，方石英和/或鳞石英在催化剂中重量含量为25％～99.8％，活性金属及其氧化物在催化剂中重量含量为0.2％～40％。

上述技术方案中，所述活性金属包含Pt、Pd、Rh、Ru、Ni、Co、Fe、Zn、Cu、Mn、W、Mo等金属中的一种或多种。

上述技术方案中，所述催化剂的XRD图谱，在2θ角为20.77°,21.94°,26.05°,27.61°,28.46°,31.41°,36.13°,42.60°,44.53°,48.58°,51.87°,54.14°,57.16°,60.26°,62.13°,64.97°,76.31°处具有方石英以及鳞石英的特征衍射峰。

上述技术方案中，催化剂径向抗压强度为50N/cm以上，优选为60～250N/cm。

本发明另一方面在于提供一种制合成气催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)在负载有活性金属的无定形氧化硅基粉体中加入结构助剂、粘合剂、造孔剂、助挤剂、碱或盐溶液，经过混捏，成型得催化剂前体；