專利名稱：甲烷和二氧化碳重整制合成氣催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種甲烷和二氧化碳重整制合成氣催化劑及其制備方法。
天然氣(主要成分甲烷)轉(zhuǎn)化制合成氣為碳一化學(xué)工業(yè)提供廉價(jià)的原料，對(duì)于解決能源緊張、資源短缺和環(huán)境保護(hù)有重要的意義。許多重要的工藝過程，如F-T合成、合成醇、合成氨都需要具有不同比例的合成氣?，F(xiàn)在世界上已有近10％的天然氣用于制造化工產(chǎn)品，其中甲醇的生產(chǎn)能力已超過每年2200萬噸，合成氨生產(chǎn)能力也超過每年1億噸，其中由天然氣生產(chǎn)的分別占到總產(chǎn)量的80％和76％。
要使惰性小分子氣體CH4和CO2活化并進(jìn)行定向轉(zhuǎn)化，其關(guān)鍵是選擇適宜的催化劑。目前用于該反應(yīng)的催化劑主要是負(fù)載型Rh、Ru、Pt、Ir、Ni、Co等第Ⅷ族金屬催化劑。貴金屬催化劑具有催化活性高、積碳少或不積碳的優(yōu)點(diǎn)，遺憾的是貴金屬催化劑價(jià)格昂貴，高溫易流失和燒結(jié)。因此，研制開發(fā)非貴金屬催化劑用于甲烷和二氧化碳重整反應(yīng)是一項(xiàng)有價(jià)值的工作。
本發(fā)明的目的是提供一種在較低溫度下具有較高催化活性的甲烷和二氧化碳重整制合成氣的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的催化劑載體為中孔分子篩MCM-41，其比表面積1000±200m2/g，活性組分由3％～13％(重量)Ni組成。
本發(fā)明的催化劑采用浸漬法制備，其特征在于先將鎳的鹽類溶液浸漬在中孔分子篩MCM-41上，經(jīng)100～120℃干燥后，再經(jīng)500～800℃焙燒4-8小時(shí)，最后用氫氣600～800℃下還原活化，制得催化劑。
本發(fā)明的催化劑所用鎳相應(yīng)的鹽類為硝酸鎳，采用固定床為反應(yīng)器，氣時(shí)空速為8400mlg-1h-1，常壓下反應(yīng)，700℃下，CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率都可達(dá)到90％以上。
實(shí)施例1采用中孔分子篩MCM-41為載體，稱取2.0g中孔分子篩MCM-41，用0.2973g硝酸鎳溶于10毫升蒸餾水中，將該硝酸鹽溶液浸入中孔分子篩MCM-41中，攪拌均勻，100～120℃下干燥2小時(shí)，再經(jīng)500～800℃焙燒4-8小時(shí)，即得到成品催化劑。
取0.3g30～50目該催化劑置于φ6mm的石英管反應(yīng)器中。通入1∶1的CH4和CO2反應(yīng)氣，其空速為8400mlg-1h-1，在常壓下程序升溫連續(xù)反應(yīng)。反應(yīng)結(jié)果列于表1。
表1．不同溫度下甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率和收率
XCH4CH4轉(zhuǎn)化率 XCO2CO2轉(zhuǎn)化率 YCOCO收率 YH2H2收率實(shí)施例2采用中孔分子篩MCM-41為載體，稱取2.0g中孔分子篩MCM-41，用0.6936g硝酸鎳溶于10毫升蒸餾水中，下面的步驟同實(shí)施例1。
取0.3g30～50目該催化劑，采用實(shí)施例1的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表2。
表2．不同溫度下甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率和收率
XCH4CH4轉(zhuǎn)化率 XCO2CO2轉(zhuǎn)化率 YCOCO收率 YH2H2收率實(shí)施例3采用中孔分子篩MCM-41為載體，稱取2.0g中孔分子篩MCM-41，用1.0904g硝酸鎳溶于10毫升蒸餾水中，下面的步驟同實(shí)施例1。
取0.3g30～50目該催化劑，采用實(shí)施例1的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表3。
表3．不同溫度下甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率和收率
XCH4CH4轉(zhuǎn)化率 XCO2CO2轉(zhuǎn)化率 YCOCO收率 YH2H2收率實(shí)施例4采用中孔分子篩MCM-41為載體，稱取2.0g中孔分子篩MCM-41，用1.2880g硝酸鎳溶于10毫升蒸餾水中，下面的步驟同實(shí)施例1。
取0.3g30～50目該催化劑，采用實(shí)施例1的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表4。
表4．不同溫度下甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率和收率
XCH4CH4轉(zhuǎn)化率 XCO2CO2轉(zhuǎn)化率 YCOCO收率 YH2H2收率
權(quán)利要求
1．一種甲烷和二氧化碳重整制合成氣催化劑，其特征在于載體選用中孔分子篩MCM-41，活性組分由3％-13％重量的鎳的氧化物組成。
2．如權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于將硝酸鎳溶于蒸餾水中，浸入MCM-41后于100～120℃下干燥，在500～800℃下焙燒，最后用氫氣600～800℃下還原活化，制得催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種甲烷和二氧化碳重整制合成氣催化劑及其制備方法。甲烷和二氧化碳重整制合成氣催化劑以中孔分子篩MCM－41為載體,活性組分為3%－13%(重量)Ni,采用浸漬法制備。催化劑的特點(diǎn)是金屬擔(dān)載量較低,在較低的溫度下可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率和收率。
文檔編號(hào)C01B3/40GK1309079SQ00135648
公開日2001年8月22日 申請(qǐng)日期2000年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月14日
發(fā)明者王曉來, 田宏, 張小明, 索繼拴 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所