CN114011424B - 一种复合载体催化剂、制备方法及应用 - Google Patents
一种复合载体催化剂、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114011424B CN114011424B CN202111420420.1A CN202111420420A CN114011424B CN 114011424 B CN114011424 B CN 114011424B CN 202111420420 A CN202111420420 A CN 202111420420A CN 114011424 B CN114011424 B CN 114011424B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- nickel
- rare earth
- hours
- composite carrier
- 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.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 87
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 56
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 51
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 50
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 34
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 32
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 27
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 21
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 12
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 8
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 claims description 5
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 claims description 5
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- SHWZFQPXYGHRKT-FDGPNNRMSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;nickel Chemical compound [Ni].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O SHWZFQPXYGHRKT-FDGPNNRMSA-N 0.000 claims description 2
- POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M (z)-4-oxopent-2-en-2-olate Chemical compound C\C([O-])=C\C(C)=O POILWHVDKZOXJZ-ARJAWSKDSA-M 0.000 claims description 2
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XONMHGLIXCOULQ-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ce+3].[O-2].[Al+3] Chemical compound [O-2].[Ce+3].[O-2].[Al+3] XONMHGLIXCOULQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nickel Chemical compound [Ni].CC(O)=O.CC(O)=O MQRWBMAEBQOWAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229940078494 nickel acetate Drugs 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 33
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 33
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 32
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 20
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 abstract description 7
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 abstract description 7
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 5
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 34
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N praseodymium(3+);trinitrate Chemical compound [Pr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YWECOPREQNXXBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- KUBYTSCYMRPPAG-UHFFFAOYSA-N ytterbium(3+);trinitrate Chemical compound [Yb+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KUBYTSCYMRPPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N Isooctane Chemical compound CC(C)CC(C)(C)C NHTMVDHEPJAVLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N dimethyl-hexane Natural products CCCCCC(C)C JVSWJIKNEAIKJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000006057 reforming reaction Methods 0.000 description 3
- FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 1-benzothiophene Chemical compound C1=CC=C2SC=CC2=C1 FCEHBMOGCRZNNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002453 autothermal reforming Methods 0.000 description 2
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 propylene, ethylene Chemical group 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NGDQQLAVJWUYSF-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-2-phenyl-1,3-thiazole-5-sulfonyl chloride Chemical compound S1C(S(Cl)(=O)=O)=C(C)N=C1C1=CC=CC=C1 NGDQQLAVJWUYSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003310 Ni-Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- NTWUDWUVKKRQRK-UHFFFAOYSA-N aluminum;cerium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Ce+3] NTWUDWUVKKRQRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DOLZKNFSRCEOFV-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);oxalate Chemical compound [Ni+2].[O-]C(=O)C([O-])=O DOLZKNFSRCEOFV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N oxozirconium;dihydrochloride Chemical compound Cl.Cl.[Zr]=O CMOAHYOGLLEOGO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- YZDZYSPAJSPJQJ-UHFFFAOYSA-N samarium(3+);trinitrate Chemical compound [Sm+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YZDZYSPAJSPJQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- XJUNLJFOHNHSAR-UHFFFAOYSA-J zirconium(4+);dicarbonate Chemical compound [Zr+4].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O XJUNLJFOHNHSAR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/83—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with rare earths or actinides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
- B01J37/082—Decomposition and pyrolysis
- B01J37/088—Decomposition of a metal salt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production 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
- C01B3/34—Production 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
- C01B3/38—Production 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
- C01B3/40—Production 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
- C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
- C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1047—Group VIII metal catalysts
- C01B2203/1052—Nickel or cobalt catalysts
- C01B2203/1058—Nickel catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
- C01B2203/10—Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
- C01B2203/1041—Composition of the catalyst
- C01B2203/1082—Composition of support materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements 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)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于新型的催化剂技术领域，公开了一种复合载体催化剂、制备方法及应用，采用浸渍法将硝酸铈附着在三氧化二铝载体上，通过煅烧形成二氧化铈‑三氧化二铝复合载体，并在此载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属，新型的催化剂体系在能够应用于液体燃料水蒸气重整领域，在抗积碳和抗硫性能方面表现优异。本发明中稀土元素和镍双金属协同效应改善了催化剂的催化性能。含铈复合载体能够在反应过程中减少催化剂载体表面上的积碳。复合活性金属和复合载体相互作用能抑制硫中毒，维持催化活性。催化剂制备过程简单易行，易在实际工业中应用。催化剂为非贵金属催化剂，成本低。
Description
技术领域
本发明属于新型的催化剂技术领域，尤其涉及一种复合载体催化剂、制备方法及应用。
背景技术
目前，随着社会的发展，能源和环境的问题受到越来越多的关注，氢能作为一种清洁高效的能源具有广阔的应用前景，比如燃料电池。燃料电池突破了卡诺循环的限制，将化学能直接转化为电能，能源利用效率高，而且其产物排放是水，对环境非常友好。燃料电池技术清洁、高效，是未来应用于车载和分布式发电的潜在的供能装置。目前，由于氢气的储存和运输存在困难，燃料电池的瓶颈在于氢能的供应。燃料电池主要有质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)，其中，PEMFC被广泛应用在示范移动电源中，但是其对氢气的纯度要求极高，因而对氢气的生产、储存、运输都提出了极高的要求，给燃料电池的应用带来了更高的成本。
固体氧化物燃料电池(SOFC)对氢气的纯度要求不高，气体中所含的CO2对发电过程几乎没有影响，而CO、CH4等低碳烷烃进入SOFC中，在长期使用中可能会产生少量积碳，但其影响也可以忽略。因此，SOFC可采用更广泛的原料进行原位供氢。在众多制氢方式中，液体燃料水蒸气重整制氢具有许多优点。液体燃料(比如汽油、柴油、煤油、生物质油等)具有高能量密度，分布广泛，易于存储运输；其中，汽油、柴油、航空煤油等液体燃料作为目前车载的原料，已有成熟的基础设施(如加油站等)。
液体燃料制氢方法有水蒸气重整、自热重整、部分氧化重整，其中，自热重整和部分氧化重整需引入氧气，给系统带来了一定的不稳定性和安全隐患。而水蒸气重整制氢过程安全稳定，适用于移动式、分布式发电，且水中的氢亦可变为氢气为燃料电池使用，其反应式如下：
CnHm+nH2O→nCO+(m+1/2n)H2,ΔH>0
采用以上方便、易获取的液体燃料，通过燃料电池前端串联的重整装置，将其转化为富氢气体，应用于燃料电池，可解决高纯氢气生产成本昂贵、氢气储运困难等的问题。
然而，以上原料中都不可避免含有硫，如国VI标准汽油中含有10ppm的硫，即使ppm级别的硫都会严重加剧重整反应中的积碳，加速催化剂失活。反应过程所产生的积碳会覆盖催化剂的活性位点，降低催化剂活性和寿命，并在重整管路中生成碳粉、碳管、碳片等碳材料，分布在催化剂空隙之间，严重堵塞管路。而深度脱硫过程成本高、过程复杂，会额外增加系统成本。因此，开发抗硫性能的催化剂对液体燃料制氢过程极其重要。
工业上用于甲烷重整的Ni-Al2O3催化剂在液体燃料重整过程中，抗积碳和抗硫中毒性能方面非常差。液体燃料重整过程与甲烷重整过程差别显著，甲烷分子只含有一个碳原子，而液体燃料通常含有6-20个碳原子。在液体燃料重整过程中，长链碳氢化合物在水分子的存在下发生裂解反应和重整反应，裂解反应所产生的碳沉积前驱体丙烯、乙烯等生成高聚物堵塞孔道，引起催化剂活性表面积减少；同时碳氢化合物在脱氢过程中也会产生石墨碳和无定形碳，分散在催化剂床层，引起床层堵塞。此外，液体燃料中所含的硫以有机物形式存在，如硫醚、硫醇、噻吩、苯并噻吩等，而天然气中的硫主要以H2S和COS等简单化合物存在；不同的含硫组分在反应过程中的影响机理不同，液体燃料中硫中毒过程为，含硫化合物在金属位置上吸附并发生表面反应生成硫化氢，硫化氢进一步与活性金属反应，生成稳定的金属硫化物，阻碍反应物在活性金属位点上吸附。因此，针对液体燃料重整过程，需设计开发高活性、高稳定性的抗硫催化剂。
镍基催化剂活性高成本低，但是在液体燃料水蒸气重整中积碳严重、抗硫能力差，稳定性差，改进方法主要集中在添加另外一种活性金属，通过双金属协同效应改善重整催化剂的催化性能。贵金属基催化剂比如Rh，Ru，Pt，Pd等在水蒸气重整中活性高，氢气选择性高，被广泛研究。载体在液体燃料水蒸气重整活性和稳定性也起着重要作用，研究发现由于铈具有优异的储氧释氧能力，将铈添加在Al2O3载体上能够减缓在催化剂表面上沉积碳的速率。然而目前对液体燃料重整催化剂抗硫能力的研究尚不全面。
中国专利CN102935372B公布了一种应用于甲烷水蒸气重整的镍-稀土元素-三氧化二铝复合膜的制备方法，利用阳极氧化铝膜具有孔的高度有序性、比表面积大的特点，采用电镀法在多孔阳极氧化铝膜电镀上镍-稀土元素膜，其中镍-稀土元素的质量比为1:0.001～0.4，在甲烷水蒸气重整制氢过程中，甲烷的转化率大于99.7％。
中国专利CN103406125A公布了一种还原氧化性能的水蒸气重整制氢纳米NiO-CeO-Al2O3载氧催化剂，NiO质量分数为10～30％，CeO质量分数为5～10％，Al2O3质量分数为60～85％。NiO-CeO-Al2O3具有较好还原氧化性能和热稳定性，充分发挥了表面多活性中心的协同作用，具有较高比表面积，较好的还原氧化性、较高的产氢率，能有效抑制碳沉积。
中国专利CN103752319B公布了抗积碳Ni基甲烷水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法，利用烧绿石氧化铝复合氧化物做为载体可以极大的提高催化剂的反应活性和抗积碳性能。采用硝酸镧、硝酸镨、硝酸钐、硝酸钇和硝酸锆、碳酸锆、氧氯化锆等为前驱体，以氨水为沉淀剂，通过共沉淀方法制备烧绿石复合氧化物，然后利用机械混合的方法与氧化铝结合制得烧绿石氧化铝复合载体。以硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、草酸镍等为镍源，直接浸渍负载到烧绿石氧化铝复合载体上。催化剂中镍的负载量为催化剂重量的5～30％，烧绿石的含量为催化剂的5～50％，氧化铝的含量为催化剂的比例为20～90％。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有技术所报道的重整催化剂主要是应用于甲烷重整和不含硫液体燃料重整，在实际应用中，液体燃料通常含有硫化合物，对催化剂的活性和稳定性非常不利，而且现有技术提供的催化剂体系不能有效解决液体燃料水蒸气重整的易积碳和易硫中毒的问题。
(2)现有技术Energy Fuels 2018,32,7054-7065报道了采用镧系金属(La、Ce、Eu、Pr、Gd)修饰12％Ni/γ-Al2O3，在含有6ppm的柴油原料重整反应中，Pr-Ni/γ-Al2O3表现出最高的产氢率，但其稳定性不佳。
解决以上问题及缺陷的难度以及解决以上问题及缺陷的意义为：液体燃料水蒸气重整催化剂领域取得了显著进展，但是仍面临着各种挑战，主要是活性和稳定性。过渡金属和贵金属常用作液体燃料水蒸气重整催化剂的活性金属，贵金属虽然比过渡金属在抗积碳和抗硫中毒性能方面表现优异，但是成本高。本发明基于移动式、分布式燃料电池的需求，提出一种高活性、高抗硫能力的非贵金属催化剂。
双金属的协同效应是提高催化剂活性及保持稳定性的有效方法，镍基催化剂成本低，但它们很容易失活，稀土元素与Ni形成协同作用，表面产生电子重新分布，改变催化剂表面的氧化还原性质，并调变表面失活-再生路径，因此，本发明将金属稀土元素-镍作双活性金属体系；采用CeO2对Al2O3进行修饰，既可保持氧化铝的高比表面积，又可引入储氧载体，为碳沉积的移除提供快速再生途径(Applied Catalysis B:Environmental 239(2018)502–512)，同时，反应过程生成的CeOS体系也可以提高容硫能力，提高催化剂的抗硫性能。本发明提出负载较高含量的CeO2，不仅提供了足够的储氧位点，也对氧化铝进行表面覆盖，降低催化剂酸性，抑制酸性位点催化裂解所形成的积碳。在含硫液体燃料重整过程中，活性金属和活性金属之间，载体与载体之间，活性金属与载体之间的相互作用能够提高其在载体表面的分散度、高稳定性，能抑制硫中毒，维持催化活性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种复合载体催化剂、制备方法及应用。具体涉及一种稀土元素(镧，镱，镨)-镍双活性金属/二氧化铈-三氧化二铝复合载体的催化剂，此新型的催化剂体系在能够应用于液体燃料水蒸气重整领域。
本发明是这样实现的，一种复合载体催化剂，所述复合载体催化剂由活性组分稀土元素、镍和复合载体组成；
所述复合载体由二氧化铈和三氧化二铝组成；所述三氧化二铝含量为催化剂总量质量的55～70％；所述二氧化铈含量为催化剂总量质量的10～30％；
所述镍的含量为催化剂总量质量的5～15％；
稀土元素的含量为催化剂总量质量的1～5％。
进一步，所述稀土元素为La，Yb，Pr；
稀土元素/镍质量比为0.1～0.5；
二氧化铈/三氧化铝质量比为0.1～0.4。
进一步，所述复合载体的三氧化二铝经过高温预处理，比表面积为100～1000m2/g。
本发明的另一目的在于提供一种复合载体催化剂的制备方法包括：
采用浸渍法将硝酸铈附着在三氧化二铝载体上，通过煅烧形成二氧化铈-三氧化二铝复合载体，并在所述复合载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属，即复合载体催化剂。
进一步，所述复合载体的制备方法采用等体积浸渍法，包括：
(a)将硝酸铈溶液浸渍在三氧化二铝载体上；
(b)在室温下静置6～12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6～12h；
(c)将(b)所得产物在450～650℃煅烧3～6h。
进一步，所述复合载体的基础上分别负载镍和稀土元素形成双活性金属的制备方法采用共浸渍法制备，具体包括：
第一步，将镍的前驱体和稀土元素元素的前驱体混合溶液浸渍在含铈复合载体上；
第二步，在室温下静置6～12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6～12h，
第三步，将第二步所得产物在450～650℃煅烧3～6h。
进一步，所述复合载体的基础上分别负载镍和稀土元素形成双活性金属的制备方法采用分步浸渍法制备，具体的过程为：
步骤1，将稀土元素的前驱体配置成溶液浸渍在含铈复合载体上；
步骤2，在室温下静置6～12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6～12h；
步骤3，将步骤2所得产物在450～650℃煅烧3～6h；
步骤4，将镍的前驱体配置成溶液浸渍在步骤3产物上；
步骤5，在室温下静置6～12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6～12h；
步骤6，将步骤2所得产物在450～650℃煅烧3～6h。
进一步，所述镍的前驱体为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或两种以上组成的混合物；所述稀土元素前驱体为稀土元素硝酸盐、稀土元素氯化物、稀土元素醋酸盐、稀土元素乙酰丙酮盐的一种或两种以上组成的混合物。
本发明的另一目的在于提供一种利用所述复合载体催化剂从液体燃料制备富氢气体的水蒸气重整装置。
所述液体燃料为汽油，柴油，煤油的一种或多种；
所述水蒸气重整的反应条件为：反应温度400～850℃，优选500-800℃；压力为0～0.2MPa，优选常压；空速WHSV为1-20h-1，优选空速1-8h-1；水蒸气和碳的摩尔比为1～5，优选2-4。
本发明的另一目的在于提供一种前端串联所述重整装置的燃料电池。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的稀土元素(镧，镱，镨)-镍双活性金属/二氧化铈-三氧化二铝复合载体的催化剂，采用浸渍法将硝酸铈附着在三氧化二铝载体上，通过煅烧形成二氧化铈-三氧化二铝复合载体，并在此载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属，新型的催化剂体系能够应用于液体燃料水蒸气重整领域，在抗积碳和抗硫性能方面表现优异。
本发明与现有技术相比，还具有以下优点：镍、稀土元素与含铈复合载体相互作用改变了含硫中间体和积碳前体的吸附性能，进而改善了催化剂的活性和稳定性，减少了催化剂表面积碳、抑制硫中毒。催化剂制备过程简单易行，易在实际工业中应用。催化剂为非贵金属催化剂，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的复合载体催化剂的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的分步浸渍法制备的Ni/CeAl，La-Ni/CeAl，Yb-Ni/CeAl，Pr-Ni-/CeAl的XRD图。
图3是本发明实施中提供的分步浸渍法制备的Ni/CeAl，La-Ni/CeAl，Yb-Ni/CeAl，Pr-Ni-/CeAl在含硫30ppm原料进料条件下的转化率图。
图4是本发明实施中提供的分步浸渍法制备的Ni/CeAl，La-Ni/CeAl，Yb-Ni/CeAl，Pr-Ni-/CeAl的在含硫30ppm原料进料条件下反应30h的热重图(反应后催化剂失重曲线)。
图5是本发明实施例提供的一种采用含硫液体燃料为原料的燃料电池系统，其特征为，可采用重整器所制氢气为吸附脱硫器在线供氢。
图6是本发明实施例提供的一种采用含硫液体燃料为原料的燃料电池系统，其特征为，可在吸附脱硫器中实现原位产氢。
图7是本发明实施例提供的一种采用含硫液体燃料为原料的燃料电池系统，其特征为，可在吸附脱硫器中实现原位产氢。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种复合载体催化剂、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
本发明提供一种复合载体催化剂，所述复合载体催化剂由活性组分稀土元素、镍和复合载体组成；
所述复合载体由二氧化铈和三氧化二铝组成；所述二氧化铈含量为催化剂总量质量的10～30％；
所述镍的含量为催化剂总量质量的5～15％；
稀土元素的含量为催化剂总量质量的1～5％。
所述稀土元素为La，Yb，Pr；
稀土元素/镍质量比为0.1～0.5；
二氧化铈/三氧化铝质量比为0.1～0.4。
所述复合载体的三氧化二铝经过高温预处理焙烧研磨，选用目数为20-60目，比表面积为100～1000m2/g。
如图1所示，本发明提供一种复合载体催化剂的制备方法包括：
S101，采用浸渍法将硝酸铈附着在三氧化二铝载体上，通过煅烧形成二氧化铈-三氧化二铝复合载体。
S102，在所述复合载体分别负载镍和稀土元素形成双活性金属，即复合载体催化剂。
本发明提供的复合载体催化剂的制备方法，业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发明提供的仅仅是一个具体实施例而已。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
采用浸渍法制备10％CeO2-Al2O3复合载体，所述氧化铝载体为γ-Al2O3，其比表面积为142m2/g，具体步骤如下：
(a)计算相应的前驱体硝酸铈的用量，根据三氧化二铝载体完全被浸湿所需要的蒸馏水体积，等体积浸渍相应的硝酸铈溶液。
(b)将硝酸铈溶液逐渐滴加在三氧化二铝载体上，搅拌使其均匀负载在载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得10％CeO2-Al2O3。
实施例2
采用浸渍法制备15％CeO2-Al2O3复合载体，所述氧化铝载体为γ-Al2O3，其比表面积为142m2/g，具体步骤如下：
(a)计算相应的前驱体硝酸铈的用量，根据三氧化二铝载体完全被浸湿所需要的蒸馏水体积，等体积浸渍相应的硝酸铈溶液。
(b)将硝酸铈溶液逐渐滴加在三氧化二铝载体上，搅拌使其均匀负载在载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得15％CeO2-Al2O3。
实施例3
采用浸渍法制备10％Ni/15％CeO2-Al2O3重整催化剂，所述15％CeO2-Al2O3为实施例2所制含铈复合载体，其比表面积为115m2/g，具体步骤如下：
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镍的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镍溶液。
(b)将硝酸镍溶液逐渐滴加在15％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得10％Ni/15％CeO2-Al2O3。
在固定床反应器中进行含硫30ppm异辛烷重整制氢实验，在700℃，空速5.1h-1，H2O/C＝3的条件下，H2的产率为60ml/min，CO的产率为18ml/min，CO2的产率为10ml/min，CH4的产率为2ml/min，在前18h转化率维持在80％以上，反应30小时后，碳沉积量为0.327克碳/克催化剂。
实施例4-6为说明本发明的分步浸渍重整催化剂的制备方法
实施例4
采用分步浸渍法制备3％La-10％Ni/15％CeO2-Al2O3重整催化剂，具体步骤如下：
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镧的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镧溶液。
(b)将硝酸镧溶液逐渐滴加在15％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％La/15％CeO2-Al2O3。
(e)计算相应的活性金属前驱体硝酸镍的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镍溶液，将硝酸镧溶液逐渐滴加在3％La/15％CeO2-Al2O3载体上,静置6h，使溶液完全吸收。
(f)将(e)在120℃烘箱中干燥12h。
(g)将(f)在550℃烘箱焙烧6h制得3％La-10％Ni/15％CeO2-Al2O3。
在固定床反应器中进行含硫30ppm异辛烷重整制氢实验，在700℃，空速5.1h-1，H2O/C＝3的条件下，H2的产率为60ml/min，CO的产率为18ml/min，CO2的产率为10ml/min，CH4的产率为2ml/min，在前28h转化率维持在80％以上，反应30小时后，碳沉积量为0.256克碳/克催化剂。
实施例5
采用分步浸渍法制备3％Pr-10％Ni/15％CeO2-Al2O3重整催化剂，具体步骤如下：
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镨的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镨溶液。
(b)将硝酸镨溶液逐渐滴加在15％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Pr/15％CeO2-Al2O3。
(e)计算相应的活性金属前驱体硝酸镍的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镍溶液，将硝酸镨溶液逐渐滴加在3％Pr/15％CeO2-Al2O3载体上,静置6h，使溶液完全吸收。
(f)将(e)在120℃烘箱中干燥12h。
(g)将(f)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Pr-10％Ni/15％CeO2-Al2O3。
在固定床反应器中进行含硫30ppm异辛烷重整制氢实验，在700℃，空速5.1h-1，H2O/C＝3的条件下，H2的产率为60ml/min，CO的产率为18ml/min，CO2的产率为10ml/min，CH4的产率为2ml/min，在前29h转化率维持在80％以上，反应30小时后，碳沉积量为0.148克碳/克催化剂。
实施例6
采用分步浸渍法制备3％Yb-10％Ni/15％CeO2-Al2O3重整催化剂，具体步骤如下：
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镱的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镱溶液。
(b)将硝酸镱溶液逐渐滴加在15％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Yb/15％CeO2-Al2O3。
(e)计算相应的活性金属前驱体硝酸镍的用量，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镍溶液，将硝酸镍溶液逐渐滴加在3％Yb/15％CeO2-Al2O3载体上,静置6h，使溶液完全吸收。
(f)将(e)在120℃烘箱中干燥12h。
(g)将(f)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Yb-10％Ni/15％CeO2-Al2O3。
在固定床反应器中进行含硫30ppm异辛烷重整制氢实验，在700℃，空速5.1h-1，H2O/C＝3的条件下，H2的产率为60ml/min，CO的产率为18ml/min，CO2的产率为10ml/min，CH4的产率为2ml/min，在前30h转化率维持在80％以上，反应30小时后，碳沉积量为0.113克碳/克催化剂。
实施例7-实施例9为说明本发明所说的共浸渍重整催化剂的制备方法。
实施例7
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镧和硝酸镍的用量，配成混合溶液，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镧和硝酸镍溶液。
(b)将混合溶液逐渐滴加在15％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％La-15％Ni/15％CeO2-Al2O3。
实施例8
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镱和硝酸镍的用量，配成混合溶液，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镱和硝酸镍溶液。
(b)将混合溶液逐渐滴加在20％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Yb-15％Ni/20％CeO2-Al2O3
实施例9
(a)计算相应的活性金属前驱体硝酸镨和硝酸镍的用量，配成混合溶液，利用等体积浸渍法浸渍相应的硝酸镨和硝酸镍溶液。
(b)将混合溶液逐渐滴加在20％CeO2-Al2O3载体上，搅拌使其均匀负载在复合载体上，静置6h，使溶液完全吸收。
(c)将(b)在120℃烘箱中干燥12h。
(d)将(c)在550℃烘箱焙烧6h制得3％Pr-15％Ni/20％CeO2-Al2O3。
下面结合具体应用对本发明作进一步描述。
本发明拟应用于(不限于)以下燃料电池系统，可降低吸附脱硫器的脱硫负荷，降低脱硫器操作成本和脱硫剂的成本；对于高质量液体燃料，可将吸附脱硫器省去，降低成本。应用场景如图5-图7。
下面结合具体与现有技术实验数据对比对本发明作进一步描述。
本发明与现有技术文献的对比数据如下：
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种复合载体催化剂，其特征在于，所述复合载体催化剂由活性组分稀土元素、镍和复合载体组成；
所述复合载体由二氧化铈和三氧化二铝组成；所述三氧化二铝含量为催化剂总量质量的55~70%；所述二氧化铈含量为催化剂总量质量的10~30%；
所述镍的含量为催化剂总量质量的5~15%；
稀土元素的含量为催化剂总量质量的1~5%；
所述稀土元素为La，Yb，Pr中的任意一种元素；
稀土元素/镍质量比为0.1~0.5；
二氧化铈/三氧化铝质量比为0.1~0.4；
所述复合载体的三氧化二铝经过高温预处理焙烧，比表面积为100~1000m2/g；
所述复合载体催化剂的制备方法包括：
采用浸渍法将硝酸铈附着在三氧化二铝载体上，通过煅烧形成二氧化铈-三氧化二铝复合载体，并在所述复合载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属，即复合载体催化剂。
2.如权利要求1所述复合载体催化剂，其特征在于，所述复合载体的制备方法采用等体积浸渍法，包括：
(a)将硝酸铈溶液浸渍在三氧化二铝载体上；
(b)在室温下静置6~12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6~12h；
(c)将(b)所得产物在450~650℃煅烧3~6h。
3.如权利要求1所述复合载体催化剂，其特征在于，所述复合载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属的制备方法采用共浸渍法制备，具体包括：
第一步，将镍的前驱体和稀土元素的前驱体混合溶液浸渍在含铈复合载体上；
第二步，在室温下静置6~12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6~12h，
第三步，将第二步所得产物在450~650℃煅烧3~6h。
4.如权利要求1所述复合载体催化剂，其特征在于，所述复合载体上负载镍和稀土元素形成双活性金属的制备方法采用分步浸渍法制备，具体的过程为：
步骤1，将稀土元素的前驱体配置成溶液浸渍在含铈复合载体上；
步骤2，在室温下静置6~12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6~12h；
步骤3，将步骤2所得产物在450~650℃煅烧3~6h；
步骤4，将镍的前驱体配置成溶液浸渍在步骤3产物上；
步骤5，在室温下静置6~12h陈化，然后在120℃烘箱中干燥6~12h；
步骤6，将步骤2所得产物在450~650℃煅烧3~6h。
5.如权利要求3~4任意一项所述复合载体催化剂，其特征在于，所述镍的前驱体为硝酸镍、氯化镍、醋酸镍、乙酰丙酮镍中的一种或两种以上组成的混合物；
所述稀土元素前驱体为稀土元素硝酸盐、稀土元素氯化物、稀土元素醋酸盐、稀土元素乙酰丙酮盐的一种或两种以上组成的混合物。
6.一种利用权利要求1所述复合载体催化剂应用于由液体燃料制备富氢气体的水蒸气重整装置，
所述液体燃料为汽油，柴油，煤油的一种或多种；
所述水蒸气重整的反应条件为：反应温度400~850℃；压力为0~0.2 MPa；空速WHSV为1-20h-1；水蒸气和碳的摩尔比为1~5。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111420420.1A CN114011424B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种复合载体催化剂、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111420420.1A CN114011424B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种复合载体催化剂、制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114011424A CN114011424A (zh) | 2022-02-08 |
| CN114011424B true CN114011424B (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=80066596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111420420.1A Active CN114011424B (zh) | 2021-11-26 | 2021-11-26 | 一种复合载体催化剂、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114011424B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115084543A (zh) * | 2022-05-26 | 2022-09-20 | 深圳航天科技创新研究院 | 碱性燃料电池用复合催化剂及其制备方法、碱性燃料电池 |
| CN115069260B (zh) * | 2022-07-29 | 2023-05-05 | 南京工业大学 | 一种镍基分级多孔重整制氢催化剂及其制备方法和应用 |
| CN118231681B (zh) * | 2024-05-24 | 2024-08-06 | 内蒙古科学技术研究院 | 一种稀土基单原子催化剂的制备方法和应用 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1820844A (zh) * | 2006-03-22 | 2006-08-23 | 华东师范大学 | 一种制氢催化剂及其用途 |
| CN102299345A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甲烷重整催化剂在熔融碳酸盐燃料电池中的应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9387470B2 (en) * | 2007-01-19 | 2016-07-12 | The Penn State Research Foundation | Sulfur-tolerant and carbon-resistant catalysts |
| KR101405517B1 (ko) * | 2013-05-22 | 2014-06-11 | 한국과학기술연구원 | 혼합 개질 반응에 이용되는 니켈계 촉매의 제조방법 |
| JP6541339B2 (ja) * | 2014-12-01 | 2019-07-10 | クラリアント・プロドゥクテ・（ドイチュラント）・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング | 炭化水素含有ガスの水蒸気改質触媒、水素製造装置、及び水素製造方法 |
-
2021
- 2021-11-26 CN CN202111420420.1A patent/CN114011424B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1820844A (zh) * | 2006-03-22 | 2006-08-23 | 华东师范大学 | 一种制氢催化剂及其用途 |
| CN102299345A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种甲烷重整催化剂在熔融碳酸盐燃料电池中的应用 |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| Development of Ni catalysts for tar removal by steam gasification of biomass;Takeo Kimura 等;Applied Catalysis B: Environmental;第68卷;160–170 * |
| Ni/Al2O3 catalysts: effects of the promoters Ce, La and Zr on the methane steam and oxidative reforming reactions;Tatiana de Freitas Silva 等;Catalysis Science & Technology;第3卷;635--643 * |
| Nickel based monometallic and bimetallic catalysts for synthetic and real bio-oil steam reforming;K. Bizkarra 等;international journal of hydrogen energy;第43卷;11706-11718 * |
| Preparation of Ni‑La/Al2O3‑CeO2‑Bamboo Charcoal Catalyst and Its Application in Co‑pyrolysis of Straw and Plastic for Hydrogen Production;Yiran Zhang 等;BioEnergy Research;第15卷;1501–1514 * |
| 稀土镱助剂及制备方法对镍基催化剂天然气水蒸气重整性能的影响;徐立昊;米万良;苏庆泉;;化工学报;62(04);953-960 * |
| 重整催化剂的抗硫性能研究进展;孙克宁;陈谦;聂明明;侯瑞君;;化工学报(09);4131-4140 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114011424A (zh) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114011424B (zh) | 一种复合载体催化剂、制备方法及应用 | |
| Al-Fatesh et al. | CO2 reforming of CH4: Effect of Gd as promoter for Ni supported over MCM-41 as catalyst | |
| CN111604045B (zh) | 一种镍基氧空位载体催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN1461282A (zh) | 使用致密氧选择性透过陶瓷膜的甲烷部分氧化方法 | |
| JP5354142B2 (ja) | 水蒸気改質用触媒及び反応混合ガスの製造方法 | |
| Jung et al. | Study of sulfur-resistant Ni–Al-based catalysts for autothermal reforming of dodecane | |
| Wei et al. | Perovskite materials for highly efficient catalytic CH4 fuel reforming in solid oxide fuel cell | |
| US20070180767A1 (en) | Non-pyrophoric shift reaction catalyst and method of preparing the same | |
| US9061911B2 (en) | Gradiator reformer | |
| CN110586111A (zh) | 一种用于甲烷水蒸气重整制氢的复合催化剂的制备方法 | |
| Lv et al. | Steam reforming of α-methylnaphthalene as a model compound of biomass tar over Ni-based catalyst for hydrogen-rich gas | |
| Mohamedali et al. | Hydrogen production from oxygenated hydrocarbons: Review of catalyst development, reaction mechanism and reactor modeling | |
| JP2015150486A (ja) | 水素製造用触媒、水素製造用触媒の製造方法及び水素製造方法 | |
| CN113477263A (zh) | 一种将Pd/ZnFexAl2-xO4催化剂用于甲醇重整制氢的方法 | |
| KR100891903B1 (ko) | 알루미나-지르코니아 복합산화물 담체에 담지된액화천연가스의 수증기 개질반응용 니켈 촉매 및 그제조방법 | |
| KR101269621B1 (ko) | 중형기공성 니켈-μ-알루미나 에어로젤 촉매 및 그의 제조방법 | |
| KR100980591B1 (ko) | 중형기공성 니켈-알루미나 공침촉매, 그 제조방법 및 상기 촉매를 이용한 액화천연가스의 수증기 개질반응에 의한 수소 제조방법 | |
| EP2289846A2 (en) | Method for obtaining hydrogen | |
| JP2006167501A (ja) | 改質触媒、水素生成装置および燃料電池システム | |
| Shao et al. | Effect of Sr Substitution on the Novel La1-xSrxCo0. 5Ni0. 5O3-δ Perovskite‐Type Catalysts for Hydrogen Production in Ethanol Steam Reforming | |
| JP5788352B2 (ja) | 水素製造用改質触媒、該触媒を用いた水素製造装置及び燃料電池システム | |
| Zhang et al. | The Catalysts of Au (x)/CuCeO 2 for Preferential Oxidation of Carbon Monoxide and Dynamics in Hydrogen Rich Atmosphere Potentially Applied in Fuel Cell. | |
| CN114471553A (zh) | 一种用于氨分解制氢的稀土改性催化剂的制备及其应用 | |
| CN118142534A (zh) | TiO2包覆SiO2材料为载体的催化剂及其制备方法和在CO2甲烷化中的应用 | |
| Tezcanlı | Au-based catalyst design for selective CO oxidation in hddrogen-rich streams |
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 |