CN111974441A - 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用 - Google Patents

一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111974441A
CN111974441A CN202010847340.3A CN202010847340A CN111974441A CN 111974441 A CN111974441 A CN 111974441A CN 202010847340 A CN202010847340 A CN 202010847340A CN 111974441 A CN111974441 A CN 111974441A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molecular sieve
nickel
oxygen carrier
modified
dimensional porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010847340.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111974441B (zh
Inventor
胡志锋
苗桢武
蒋恩臣
吴家威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China Agricultural University
Original Assignee
South China Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China Agricultural University filed Critical South China Agricultural University
Priority to CN202010847340.3A priority Critical patent/CN111974441B/zh
Publication of CN111974441A publication Critical patent/CN111974441A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111974441B publication Critical patent/CN111974441B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/10Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/14Iron group metals or copper
    • B01J29/146Y-type faujasite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/323Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/326Catalytic reaction of gaseous or liquid organic compounds other than hydrocarbons with gasifying agents characterised by the catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/40Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts characterised by the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/10After treatment, characterised by the effect to be obtained
    • B01J2229/18After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
    • B01J2229/186After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与应用。本发明以HY分子筛作为载体,同时引进过渡金属对分子筛进行改性,所得金属改性HY氧载体中过渡金属的负载量为5~25%,提高了三维多孔HY分子筛的催化和载氧能力,能够实现在一定反应条件下将热解液相产物转化为富氢合成气,通过调节反应工况能够对合成气中H2/CO的比值在0.5‑3.0左右进行调控,有利于进一步的费托合成。

Description

一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与 应用
技术领域
本发明属于化学链重整制合成气技术领域,具体涉及一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体及其制备与应用。
背景技术
氢气,具有能量密度高、燃烧后零碳排放等优点,被认为是一种环境友好的清洁能源载体,氢可用于许多工业,如化肥工业、石油化工工业、燃料电池等。同时人们还将氢作为清洁能源载体来进行一系列的应用,例如运输、加热和能量储存等。因此在众多能源中,氢能以其对环境的友好性而得到了广泛的关注。目前,全球氢气的生产几乎都来自化石能源,然而在这过程中也产生了CO2等温室气体。因此为了降低CO2排放同时满足H2的需求,有必要发展低碳的制氢方式。
近年来,蒸汽催化重整制氢技术因良好的转化效率和环境效益而受到广泛关注。然而,由于积碳和烧结引起的催化剂快速失活是这项技术的主要难点。为此,研究学者引入了化学链重整制氢技术(chemical looping reforming,CLR),通过循环氧化和还原氧载体以转化燃料制取富氢气体。而载氧体是化学链反应的重要影响因素,良好的载氧体应当具有较高的氧迁移率、高催化活性以及耐烧结能力等。
生物质热解是生物质高值化转化的一个重要途径,在此过程中生成生物炭、热解气和液相产物。热解产生的液相产物成分复杂且含有焦油、苯以及苯的衍生物在内的多种有害物质,不能直接使用。此外液相产物中含水量高且大多呈酸性,并在储存时容易分层,需要进一步深加工制成化学品才有应用前景,而精制过程较复杂,大大增加了应用的成本,在实际生产中难以大规模应用。然而化学链重整反应的过程简单快捷,而且可以利用热解液相产物含水量高的特点,减少化学链重整反应所需的水蒸气,利用富氢液相产物本身的水分生产出富氢气体,并且以这种方式制氢将大大减少温室气体的排放。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处,本发明的首要目的在于提供一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述方法制得的一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体。
该镍改性HY分子筛氧载体包括大比表面且孔隙结构发达的HY分子筛和过渡金属镍,其中过渡金属镍的负载量为5~25%,具有高活性、高选择性和高稳定性。本发明以HY分子筛作为载体,同时引进过渡金属镍对分子筛进行改性,提高三维多孔HY分子筛的催化和载氧能力,能够实现在一定反应条件下将富氢生物油转化为富氢合成气,通过调节反应工况能够对合成气中H2/CO的比值在0.5-3.0左右进行调控,有利于进一步的费托合成。
本发明的再一目的在于提供上述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体在热解液相产物化学链重整制取富氢合成气中的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现:
一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,包括以下步骤:
将NaY分子筛、硝酸镍六水合物和NH4Cl溶于水中,混合均匀后搅拌1~2小时进行离子交换,然后加入碳酸铵水溶液进行共沉定,干燥,所得产物在400~900℃下煅烧4~8小时,得到三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体;
其中硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的5~25%。
优选的,所述硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的10~20%。
优选的,所述NaY分子筛中硅铝比为4.5~5。
优选的,所述三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体中,镍的质量含量为5~25%,该含量即为镍的负载量,HY分子筛的质量含量为75~95%。
优选的,所述NaY分子筛与NH4Cl的质量比为23~53:107。
优选的,所述NaY分子筛与水的比例关系为23~53g/L。
优选的,所述碳酸铵水溶液的浓度为0.5~2mol/L,所述碳酸铵水溶液的加入量以使共沉淀体系的pH调节至3~4为准。
优选的,共沉淀所得产物先在400℃煅烧2h,再在800~900℃煅烧4h。
优选的,所述搅拌的转速为500~600r/min。
优选的,所述干燥为鼓风干燥、热干燥中的至少一种,所述热干燥的温度为80~120℃,时间为10~15h。
优选的,所述煅烧均在空气气氛下进行。所述煅烧在马弗炉中进行。
上述方法制得的一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体。
优选的,所述三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体中,金属的质量含量为5~25%,该含量即为金属的负载量,HY分子筛的质量含量为75~95%。
上述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体在热解液相产物化学链重整制取富氢合成气中的应用。
优选的,所述应用具体为:将热解液相产物单独通入反应器中,或将水蒸气和热解液相产物同时通入反应器中,在三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体作用下经氧化和还原反应制得富氢合成气;
其中,所述水蒸气的量为热解液相产物中含水量的0~25%,热解液相产物中的含水量为30~60%。
更优选的,所述反应器中为无氧氛围,可以通过通入氮气或惰性气体实现。
更优选的,所述热解液相产物通入的速度与HY分子筛氧载体的比例为10~20mL/h:3g。
更优选的,所述氧化和还原反应的温度为700~950℃。在一个循环中,还原阶段的反应时间为30~180min。
与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
(1)本发明通过制备一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体材料,其中过渡金属镍的负载量为5~25%。该氧载体材料通过引进过渡金属镍对分子筛进行改性,能够提高三维多孔HY分子筛的催化和载氧能力,可以实现在一定反应条件下将热解液相产物转化为富氢合成气,通过调节反应工况能够对合成气中H2/CO的比值在0.5~3.0左右进行调控,有利于进一步的费托合成。
(2)本发明制得的氧载体材料具有很强的抗结焦性能,能够长时间的稳定催化,在较长时间内产生的积碳量少。
(3)本发明所述氧载体的制备方法为一步法,该过程简单易行,相比于现有复合金属氧化物和制备方法拥有更好的金属颗粒分散性和催化效果,且造价低廉,便于大规模使用。
附图说明
图1为实施例1所得10%Ni改性HY分子筛氧载体和对比例1所得10%Fe改性HY分子筛氧载体的X-射线衍射图。
图2为HY分子筛的二维平面及三维结构示意图。
图3为实施例1所得10%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图4为实施例2所得20%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图5为实施例3中反应温度为700℃、时间为30min条件下20%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图6为实施例4中反应温度为950℃、时间为30min条件下20%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图7为实施例5中反应温度为900℃、时间为30min条件下20%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图8为实施例6中反应温度为900℃、时间为180min条件下20%Ni改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
图9为对比例1所得10%Fe改性HY分子筛氧载体对木醋液的重整效果图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用未注明生产厂商者的原料、试剂等,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、52.821g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,取干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为10%,HY分子筛的质量含量为90%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到800℃时,将石英管放入管式炉中,并将木醋液以12.2mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达65%,此时H2/CO的比值为2.95,气化效率可达85.3%。
表1 HY分子筛的孔结构分析
Figure BDA0002643529640000061
实施例2
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到800℃时,将石英管放入管式炉中,并将木醋液以12.2mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达66.58%,此时H2/CO的比值为2.85,气化效率可达96.2%。
实施例3
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到700℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达64%,此时H2/CO的比值为3.0左右,此时气化效率为66.1%,积碳量为12.42%。
实施例4
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到950℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达65.1%,此时H2/CO的比值为2.0左右,气化效率可达113.4%,积碳量为10.1%。
实施例5
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。然后,将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在800℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到900℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达65.7%,此时H2/CO的比值为2.16左右,此时气化效率为105%。
实施例6
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%,积碳量为1.28%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到900℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为180min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达65.7%,此时H2/CO的比值为2.31左右,气化效率可达107%。对反应后的氧载体材料进行热重分析,反应后氧载体的积碳量为3.19%,相比于常规的Ni催化剂,本发明制备出的氧载体材料具有优异的抗积碳性能。
对比例1
氧载体制备:
取24.186g Fe(NO3)3·9H2O、50.4g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Fe/HY氧载体,其中Fe的质量含量为10%,HY分子筛的质量含量为90%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到800℃时,将石英管放入管式炉中,并将木醋液以12.2mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量可达23.1%,此时H2/CO的比值为0.62,此时气化效率为22.5%。
对比例2
氧载体制备
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为4.8)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在1000℃下煅烧2h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到950℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量仅为17.5%,此时H2/CO的比值为0.6左右,气化效率为33.16%左右。
对比例3
氧载体制备:
取29.081g Ni(NO3)2·6H2O、23.455g NaY分子筛(硅铝比为6.5)和106.89g NH4Cl溶入1L蒸馏水中,用磁力搅拌器以550r/min的转速于室温下搅拌烧杯中的混合物2小时后,用胶头滴管将1mol/L的碳酸铵溶液缓慢滴入溶液中,直至溶液的pH=3.4,继续搅拌,直至溶液变为胶体悬浊液。将悬浊液在鼓风干燥箱中105℃下干燥12h,再将干燥后的固体放入马弗炉中,在空气气氛下先在400℃下煅烧2h,然后在900℃下煅烧4h。冷却至室温后得到Ni/HY氧载体,其中Ni的质量含量为20%,HY分子筛的质量含量为80%。
催化剂活性评价:
木醋液化学链重整反应在小型固定床装置上进行,首先将3g研磨后过80目筛的Ni/HY氧载体放置在石英管的中心,并在管中氧载体的上下两端塞上石英棉。然后以100mL/min的气体流量将氮气通入到石英管中,持续通入30min。当反应器加热到950℃时,将石英管放入管式炉中,并同时将木醋液和水蒸气分别以12.2mL/h和5.84mL/h的流量注入石英管中,其中木醋液的含水量为41.6%。在一个循环中,化学链重整还原阶段的反应时间为30min。反应所得合成气在冷却后由气体取样袋收集。经分析合成气中H2的相对含量仅为34.8%,此时H2/CO的比值为1.3左右,气化效率仅为44.8%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将NaY分子筛、硝酸镍六水合物和NH4Cl溶于水中,混合均匀后搅拌1~2小时进行离子交换,然后加入碳酸铵水溶液进行共沉定,干燥,所得产物在400~900℃下煅烧4~8小时,得到三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体;
其中硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的5~25%。
2.根据权利要求1所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,其特征在于,所述硝酸镍六水合物中的镍占硝酸镍六水合物中的镍和NaY分子筛总质量的10~20%。
3.根据权利要求1所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,其特征在于,所述NaY分子筛中硅铝比为4.5~5。
4.根据权利要求1所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,其特征在于,所述NaY分子筛与NH4Cl的质量比为23~53:107;所述NaY分子筛与水的比例关系为23~53g/L。
5.根据权利要求3或4所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的制备方法,其特征在于,所述碳酸铵水溶液的浓度为0.5~2mol/L,所述碳酸铵水溶液的加入量以使共沉淀体系的pH调节至3~4为准;
共沉淀所得产物先在400℃煅烧2h,再在800~900℃煅烧4h。
6.权利要求1~5任一项所述方法制得的一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体。
7.权利要求6所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的应用,其特征在于,在热解液相产物化学链重整制取富氢合成气中的应用。
8.根据权利要求7所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的应用,其特征在于,所述应用具体为:将热解液相产物单独通入反应器中,或将水蒸气和热解液相产物同时通入反应器中,在三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体作用下经氧化和还原反应制得富氢合成气;
其中,所述水蒸气的量为热解液相产物中含水量的0~25%,热解液相产物中的含水量为30~60%。
9.根据权利要求8所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的应用,其特征在于,所述热解液相产物通入的速度与HY分子筛氧载体的比例为10~20mL/h:3g。
10.根据权利要求8所述一种三维立体多孔结构镍改性HY分子筛氧载体的应用,其特征在于,所述氧化和还原反应的温度为700~950℃;在一个循环中,还原阶段的反应时间为30~180min。
CN202010847340.3A 2020-08-21 2020-08-21 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用 Active CN111974441B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010847340.3A CN111974441B (zh) 2020-08-21 2020-08-21 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010847340.3A CN111974441B (zh) 2020-08-21 2020-08-21 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111974441A true CN111974441A (zh) 2020-11-24
CN111974441B CN111974441B (zh) 2021-09-24

Family

ID=73442955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010847340.3A Active CN111974441B (zh) 2020-08-21 2020-08-21 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111974441B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115536039A (zh) * 2022-11-01 2022-12-30 昆明理工大学 一种多级孔复合氧载体的制备方法及应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101767031A (zh) * 2009-01-07 2010-07-07 中国石油化工股份有限公司 甲烷部分氧化制合成气的低温转化催化剂
CN103272630A (zh) * 2013-05-30 2013-09-04 华南理工大学 一种以钇掺杂sba-15为载体的镍基催化剂及其制备方法与应用
CN105435839A (zh) * 2015-12-07 2016-03-30 中国海洋石油总公司 一种含两种分子筛的甲醇制芳烃催化剂及制备方法
CN105618131A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华南农业大学 一种复合双载体催化剂及其制备方法与应用
KR20180129129A (ko) * 2017-05-25 2018-12-05 한국과학기술원 산소공여입자 및 이산화탄소를 이용한 메탄으로부터 합성가스의 제조방법
CN109590011A (zh) * 2019-01-23 2019-04-09 华东师范大学 一种Ni基催化剂及其制备方法和在以煤制油尾气为原料制备合成气中的应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101767031A (zh) * 2009-01-07 2010-07-07 中国石油化工股份有限公司 甲烷部分氧化制合成气的低温转化催化剂
CN103272630A (zh) * 2013-05-30 2013-09-04 华南理工大学 一种以钇掺杂sba-15为载体的镍基催化剂及其制备方法与应用
CN105435839A (zh) * 2015-12-07 2016-03-30 中国海洋石油总公司 一种含两种分子筛的甲醇制芳烃催化剂及制备方法
CN105618131A (zh) * 2016-01-25 2016-06-01 华南农业大学 一种复合双载体催化剂及其制备方法与应用
KR20180129129A (ko) * 2017-05-25 2018-12-05 한국과학기술원 산소공여입자 및 이산화탄소를 이용한 메탄으로부터 합성가스의 제조방법
CN109590011A (zh) * 2019-01-23 2019-04-09 华东师范大学 一种Ni基催化剂及其制备方法和在以煤制油尾气为原料制备合成气中的应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BO JIANG ET AL.: ""Hydrogen production from chemical looping steam reforming of glycerol by Ni based Al-MCM-41 oxygen carriers in a fixed-bed reactor"", 《FUEL》 *
张盼艺: ""新型CO2重整用Ni基分子筛催化剂的合成与性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115536039A (zh) * 2022-11-01 2022-12-30 昆明理工大学 一种多级孔复合氧载体的制备方法及应用
CN115536039B (zh) * 2022-11-01 2023-08-25 昆明理工大学 一种多级孔复合氧载体的制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111974441B (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111617771B (zh) 复合金属材料催化剂的制备方法及在制备5-hmf应用
CN109759064B (zh) 一种Co@C/生物质催化剂及其制备方法和应用
CN109569695B (zh) 一种用于二氧化碳加氢的核壳结构催化剂的制备方法及其使用方法
CN105195188A (zh) 镍-碳化钨/多孔碳纳米纤维复合催化剂及中间体与制备
CN114768859B (zh) 适用于甲烷干重整的镍硅催化剂及其制备方法
CN111389405A (zh) 一种预活化甲烷水蒸气制氢催化剂的方法
CN111974441B (zh) 一种三维立体多孔结构镍改性hy分子筛氧载体及其制备与应用
CN112811476B (zh) 一种镍掺杂钙铁石型氧载体及其制备方法和应用
CN108328574B (zh) 一种苯酚吸附增强重整制氢的方法
CN112403475B (zh) 一种用于二氧化碳重整制合成气的催化剂的制备方法
CN111111676B (zh) 一种包裹型镍基催化剂及其制备方法
CN110329992B (zh) 甲醇低温水汽重整制氢催化剂及其制备方法
CN112827494A (zh) 一种镍铁复合氧载体及其制备方法和应用
CN111097497B (zh) 一种催化甲烷直接转化制氢的方法及其催化剂和制备方法
CN111389436B (zh) 一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法
CN112892542B (zh) 乙酸自热重整制氢用钡铝尖晶石复合氧化物钴基催化剂
CN115385401A (zh) 一种多孔立体网状结构镧铁镍钙钛矿材料及其制备方法和应用
CN114797946A (zh) 一种丙烷脱氢制丙烯的负载型Pt基催化剂
JP7084378B2 (ja) 三酸化硫黄の転化方法及び水素生成方法
CN116273034B (zh) 一种氧化钼负载的镍基催化剂及其制备方法和应用
CN114534754B (zh) 一种α-MoC1-x负载Pt-Cu双金属水煤气变换催化剂制备方法及其应用
CN114436337B (zh) 一种化学环制氢载氧体及其制备方法
CN114534732B (zh) 一种丙烷蒸汽重整制备氢气的催化剂的合成方法
CN115181018B (zh) 一种利用γ-戊内酯定向合成戊酸的方法
CN118256292A (zh) 一种Ni3Fe嵌入NiFeAlO4尖晶石载氧体及其制备与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant