[发明专利]一种用于甲烷-硫化氢重整制氢过程的催化剂及其再生方法

说明书

本发明公开了一种用于甲烷‑硫化氢重整制氢过程的催化剂及其再生方法。所述催化剂的物质构成是Mo‑M‑Sx和MgAl₂O₄，其中M为过渡金属，Mo‑M‑Sx是Mo和M的复合硫化物；以所述催化剂的总孔体积计，孔径为50‑500nm的孔的体积占比为60‑90v/v％。

技术领域

本发明涉及新材料制造和新能源开发领域，具体涉及一种用于甲烷-硫化氢重整制氢过程的催化剂及其再生方法。

背景技术

甲烷与硫化氢之间发生的催化重整反应过程：CH₄+2H₂S＝CS₂+4H₂，不仅能转化有毒有害的硫化氢，还能充分利用硫化氢中宝贵的氢和硫资源，得到新能源氢气及高附加值的二硫化碳，变废为宝。该反应过程近年来受到了化工与能源界的高度关注。由于该反应为强吸热过程，需要在高温(800℃)下进行才能达到较高的平衡转化率，但甲烷在高温下极易发生裂解，生成积碳覆盖在催化剂表面，并且堵塞催化剂孔道，导致催化剂失活，所以，除了要求包括载体在内的催化剂各组分必须具备良好的耐高温性能之外，所用催化剂还需要具有很强的耐积碳能力。进一步而言，催化剂长期使用后，由于甲烷裂解碳的逐步累积而造成催化剂活性渐渐下降，也需要有合适的再生方法以使催化剂恢复活性，从而得以继续使用，减少反应生产装置因更换催化剂而造成停工损失及生产成本上升。但是目前还没有开发出能耐积碳的甲烷-硫化氢重整制氢催化剂，也没有用于该过程的催化剂再生方法的研究报道。

因此，本领域迫切需要开发一种能用于甲烷-硫化氢重整制氢过程、具有耐积碳性能的催化剂，以及其再生与循环使用方法。

发明内容

本发明旨在提供一种用于甲烷-硫化氢重整制氢过程、具有耐积碳性能的催化剂。

本发明的另一个目的是提供所述催化剂的再生与循环使用方法。

在本发明的第一方面，提供一种海绵网孔状Mo-M-Sx/MgAl₂O₄催化剂，所述催化剂的物质构成是Mo-M-Sx和MgAl₂O₄，其中M为过渡金属，Mo-M-Sx是Mo和M的复合硫化物；以所述催化剂的总孔体积计，孔径为50-500nm的孔的体积占比为60-90v/v％。

在另一实施方式中，Mo与M的原子比为100:0.2-100:20；优选为100:1-100:10。

在另一实施方式中，Mo+M重量之和与MgAl₂O₄的重量比为1:100-50:100；优选为3:100-30:100。

在另一实施方式中，所述催化剂的微观形貌如附图1所示。

在本发明的第二方面，提供一种如上所述的本发明提供的海绵网孔状Mo-M-Sx/MgAl₂O₄催化剂的制备方法，所述方法包括步骤：

(i)以Al₂(SO₄)₃、NaAlO₂和MgSO₄为原料形成MgAl₂O₄样品；

(ii)配制含有Mo及M元素的前驱体溶液；

(iii)通过MgAl₂O₄样品和含有Mo及M元素的前驱体溶液得到如上所述的本发明提供的海绵网孔状Mo-M-Sx/MgAl₂O₄催化剂。

在另一实施方式中，所述方法包括步骤：