CN114405496A - 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用 - Google Patents

甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114405496A
CN114405496A CN202210020463.9A CN202210020463A CN114405496A CN 114405496 A CN114405496 A CN 114405496A CN 202210020463 A CN202210020463 A CN 202210020463A CN 114405496 A CN114405496 A CN 114405496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
solution
active component
hydrogen production
nitrate
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
CN202210020463.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114405496B (zh
Inventor
王业勤
严莎
张智
叶根银
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.)
Ally Hi Tech Co ltd
Original Assignee
Ally Hi Tech Co ltd
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 Ally Hi Tech Co ltd filed Critical Ally Hi Tech Co ltd
Priority to CN202210020463.9A priority Critical patent/CN114405496B/zh
Publication of CN114405496A publication Critical patent/CN114405496A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114405496B publication Critical patent/CN114405496B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

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
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/005Spinels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/08Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of gallium, indium or thallium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/10Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/26Chromium
    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/10Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using catalysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
    • 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
    • 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
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1076Copper or zinc-based catalysts
    • 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
    • C01B2203/10Catalysts for performing the hydrogen forming reactions
    • C01B2203/1041Composition of the catalyst
    • C01B2203/1082Composition of support materials
    • 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
    • C01B2203/12Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205Composition of the feed
    • C01B2203/1211Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1217Alcohols
    • C01B2203/1223Methanol
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

本发明公开了一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用,该催化剂包括:活性组分,为In2O3、Ga2O3、ZrO2、CrO2、La2O3、SnO2、Y2O3、V2O5、Sc2O3中的一种或两种;载体,为ZnAl2O4尖晶石、MgAl2O4尖晶石中的一种;其中,所述活性组分高度分散在所述载体表面,且所述活性组分的质量分数为20~50%。该催化剂用于甲醇重整制氢反应。该制备方法用于制备上述催化剂。该评价方法用于评价上述催化剂。该催化剂采用金属氧化物作为催化剂的活性组分,铝酸锌尖晶石或铝酸镁尖晶石作为催化剂载体,金属氧化物可以耐受高温,有利于在高温下进行甲醇重整制氢反应,并且在高温下活性组分不会发生变化,尖晶石结构可以提高活性组分在其表面的负载量,有效的提高催化剂的催化活性。

Description

甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用
技术领域
本发明涉及甲醇重整制氢技术领域,特别涉及一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用。
背景技术
甲醇作为液态化工原料,具有来源广泛,易储存和运输的优点。通过甲醇与水蒸气的重整反应(CH3OH+H2O→3H2+CO2),甲醇可以作为媒介运输和储存氢能,降低危险,并且此工艺的反应条件较为温和,对使用的器具无腐蚀,产物组分易于分离,具备实现工业化的潜力,在用氢领域具有较强的竞争优势。
现有甲醇重整制氢催化剂主要为铜基催化剂,但是铜基催化剂在水的存在条件下,长期稳定性非常差,且活性组分Cu在反应过程中极易失活。
发明内容
基于此,本发明提供一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用,以ZnAl2O4尖晶石或MgAl2O4尖晶石作为载体,掺杂In、Ga、Zr、La、Cr等活性组分作为甲醇重整制氢反应的催化剂,尖晶石类催化剂与铜基催化剂相比,催化活性更高,并且具有更高的甲醇产率,在长期使用中表现出较好的稳定性。
本发明采用的技术方案是:
一种甲醇重整制氢催化剂,包括:
活性组分,为In2O3、Ga2O3、ZrO2、CrO2、La2O3、SnO2、Y2O3、V2O5、Sc2O3中的一种或两种;
载体,为ZnAl2O4尖晶石、MgAl2O4尖晶石中的一种;
其中,所述活性组分高度分散在所述载体表面,且所述活性组分的质量分数为20~50%。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂中,所述活性组分为In2O3、CrO2、Ga2O3、La2O3中的一种。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂中,所述活性组分为In2O3和La2O3,或Ga2O3和CrO2
基于同样的发明构思,本发明还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的制备方法,用于制备前述的催化剂,具体地,
一种甲醇重整制氢催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1.溶液配制
将活性组分的硝酸盐溶于水中得到溶液A;将硝酸锌或硝酸镁溶于水中得到溶液B;将硝酸铝溶于水中得到溶液C;
将壳聚糖溶于0.5~10mol/L的乙酸溶液中得到溶液D;
S2.凝胶制备
于60~95℃,将溶液A、溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶A;或
于60~95℃,将溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶B;
S3.催化剂制备
将凝胶A于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙4~24h,再经常温冷却、压片、筛分得到催化剂;或
将凝胶B于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙5h,得到载体;将载体浸渍在溶液A中,再经干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂的制备方法中,所述步骤S1中,活性组分的硝酸盐、硝酸锌或硝酸镁、硝酸铝的摩尔比为0.5~2:0.5~2:1~3,且溶液A的浓度为0.5~5mol/L。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂的制备方法中,所述步骤S1中,活性组分的硝酸盐与壳聚糖的摩尔比为0.5~2。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂的制备方法中,所述步骤S3中,载体于常压、40~90℃条件下在溶液A中浸渍60~120min。
在本申请公开的甲醇重整制氢催化剂的制备方法中,所述步骤S3中,浸渍后在常温下干燥1~24h,再放入马弗炉中于300~800℃的条件下烘焙4~48h;烘焙后于常温冷却,再在压片机中以20~40MPa的压力压片,筛分出20~40目、比表面积不小于150m2/g的催化剂。
基于同样的发明构思,本发明还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的应用,具体地,所述催化剂应用于甲醇重整制氢反应。
基于同样的发明构思,本发明还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的评价方法,用于评价前述催化剂,具体地,
将制备的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇与水的摩尔比为0.5~3.0,在反应压力为0.1~5.0MPa,反应温度为350~500℃的条件下进行测试。
发明的有益效果是:
本发明提供了一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用,该催化剂采用金属氧化物作为催化剂的活性组分,且每种元素均不是污染元素,对环境危害较小;采用铝酸锌尖晶石或铝酸镁尖晶石作为催化剂载体,尖晶石结构具有大的比表面积,可以提高活性组分在其表面的负载量,有效的提高催化剂的催化活性,并且尖晶石结构可以耐受高温,结构不会因高温而发生改变。同时,采用金属氧化物作为活性组分,可以耐受高温,有利于在高温下进行甲醇重整制氢反应,并且在高温下活性组分不会发生变化,保证催化剂具有长期稳定性,升温的过程中催化剂的体积几乎不发生改变。该制备方法制得的催化剂比表面积大,活性组分分布均匀;并且催化剂活性组分用量少,适合于价格昂贵的催化剂活性组分。
具体实施方式
在下文中,仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可通过各种不同方式修改所描述的实施例。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面对本发明的实施例进行详细说明。
本申请提供一种甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用,主要目的是解决铜基催化剂在水的存在条件下,长期稳定性非常差,且活性组分Cu在反应过程中极易失活的问题。
本申请中所述的室温、常压具有本技术领域公知的含义,常温一般是指25℃,常压一般是指101kPa。
本申请公开的一种甲醇重整制氢催化剂,包括:
活性组分,为In2O3、Ga2O3、ZrO2、CrO2、La2O3、SnO2、Y2O3、V2O5、Sc2O3中的一种或两种。为了提高催化剂的使用温度,使用铟、镓、锆、铬、镧、锡、钇、钒、钪作为原料合成催化剂,适用于350~500℃的范围,具有高的甲醇单程转化率,及优秀的选择性,长期稳定性好。本申请采用金属氧化物作为催化剂的活性组分,且每种元素均不是污染元素,对环境危害较小。同时,采用金属氧化物作为活性组分,可以耐受高温,有利于在高温下进行甲醇重整制氢反应,并且在高温下活性组分不会发生变化,保证催化剂具有长期稳定性,升温的过程中催化剂的体积几乎不发生改变。
载体,为ZnAl2O4尖晶石、MgAl2O4尖晶石中的一种。尖晶石结构具有大的比表面积,可以提高活性组分在其表面的负载量,有效的提高催化剂的催化活性,并且尖晶石结构可以耐受高温,结构不会因高温而发生改变。
其中,活性组分高度分散在载体表面,且活性组分的质量分数为20~50%。具体地,活性组分的质量分数可以为20%、30%、50%等,将其高度分散在载体表面,提高了活性组分在其表面的负载量,有效的提高催化剂的催化活性。
进一步地,活性组分为In2O3、CrO2、Ga2O3、La2O3中的一种。其中,In2O3作为活性组分时,可以获得较好的催化活性。
进一步地,活性组分为In2O3和La2O3,或Ga2O3和CrO2
本申请还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的制备方法,用于制备前述的催化剂,包括以下步骤:
S1.溶液配制
将活性组分的硝酸盐溶于水中得到溶液A;将硝酸锌或硝酸镁溶于水中得到溶液B;将硝酸铝溶于水中得到溶液C。
具体地,活性组分的硝酸盐、硝酸锌或硝酸镁、硝酸铝的摩尔比为0.5~2:0.5~2:1~3,且溶液A的浓度为0.5~5mol/L。
将壳聚糖溶于0.5~10mol/L的乙酸溶液得到溶液D。具体地,活性组分的硝酸盐与壳聚糖的摩尔比为0.5~2。
S2.凝胶制备
于60~95℃条件下,将溶液A、溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶A;或
于60~95℃,将溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶B。
S3.催化剂制备
将凝胶A于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙4~24h,再于常温冷却,在压片机中以20~40MPa的压力下压片,并进行筛分,得到20~40目、比表面积≥150m2/g的催化剂;或
将凝胶B于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙5h,得到载体;再将载体于常压、40~90℃条件下在溶液A中浸渍60~120min。浸渍后在常温下干燥1~24h,再放入马弗炉中于300~800℃的条件下烘焙4~48h;烘焙后于常温冷却,再在压片机中以20~40MPa的压力压片,并进行筛分,得到20~40目、比表面积≥150m2/g的催化剂。
该制备方法将溶液A、溶液B和溶液C均加入溶液D中,充分搅拌,形成凝胶A,凝胶A再烘焙制备催化剂。该制备方法制得的催化剂比表面积大,活性组分分布均匀。
该制备方法还将溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,形成凝胶B,凝胶B烘焙后得到载体,载体再在溶液A中浸渍,浸渍后再烘焙制备催化剂。该制备方法简单,制得的催化剂比表面积大,催化剂活性组分用量少,适合于价格昂贵的催化剂活性组分。
本申请还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的应用,前述的催化剂应用于甲醇重整制氢反应:
CH3OH+H2O→3H2+CO2
通过甲醇与水蒸气的重整反应,甲醇可以作为媒介运输和储存氢能,降低危险,并且此工艺的反应条件较为温和,对使用的器具无腐蚀,产物组分易于分离,具备实现工业化的潜力,在用氢领域具有较强的竞争优势。
本申请还公开了一种甲醇重整制氢催化剂的评价方法,该方法用于评价前述的催化剂,具体地,将制备的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇与水的摩尔比为0.5~3.0,在反应压力为0.1~5.0MPa,反应温度为350~500℃的条件下进行测试。
实施例1
催化剂包括:活性组分为In2O3,载体为ZnAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸铟、硝酸锌、硝酸铝分别溶于水中,将10g壳聚糖溶于300mL 5mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸锌溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,得到铝酸锌尖晶石载体。将尖晶石载体浸渍在硝酸铟溶液中,在常压、90℃条件下浸渍60min,然后经过干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为0.5,在反应压力为3MPa,反应温度为350℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为95%,氢气选择性为77%。
实施例2
催化剂包括:活性组分为CrO2,载体为ZnAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸铬、硝酸锌、硝酸铝分别溶于水中,将15g的壳聚糖溶于500mL5mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸锌溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,得到铝酸锌尖晶石载体。将尖晶石载体浸渍在硝酸铬溶液中,在常压、90℃条件下浸渍60min,然后经过干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为3.0,在反应压力为0.1MPa,反应温度为350℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率97.5%,氢气选择性为82%。
实施例3
催化剂包括:活性组分为Ga2O3,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸镓、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将10g的壳聚糖溶于400mL 0.5mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于800℃烘焙5小时,得到铝酸镁尖晶石载体。将尖晶石载体浸渍在硝酸镓溶液中,在常压、60℃条件下浸渍120min,然后经过干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为3.0,在反应压力为5.0MPa,反应温度为500℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为98.5%,氢气选择性为76%。
实施例4
催化剂包括:活性组分为La2O3,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸镧、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将15g的壳聚糖溶于400mL10mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于800℃烘焙5小时,得到铝酸镁尖晶石载体。将尖晶石载体浸渍在硝酸镧溶液中,在常压、60℃条件下浸渍120min,然后经过干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为3.0,在反应压力为0.1MPa,反应温度为500℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为96%,氢气选择性为79%。
实施例5
催化剂包括:活性组分为In2O3,载体为ZnAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸铟、硝酸锌、硝酸铝分别溶于水中,将20g的壳聚糖溶于500mL 8mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸铟溶液、硝酸锌溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于600℃烘焙5小时,然后经过压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为2.0,在反应压力为5.0MPa,反应温度为400℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为99%,氢气选择性为78%。
实施例6
催化剂包括:活性组分为CrO2,载体为ZnAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸铬、硝酸锌、硝酸铝分别溶于水中,将10g的壳聚糖溶于400mL5mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸铬溶液、硝酸锌溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,然后经过压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为1.5,在反应压力为3.0MPa,反应温度为400℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为98.5%,氢气选择性为85%。
实施例7
催化剂包括:活性组分为Ga2O3,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸镓、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将15g的壳聚糖溶于400mL 2.0mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镓溶液、硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,然后经过压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为1.5,在反应压力为2.0MPa,反应温度为500℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为97.5%,氢气选择性为78%。
实施例8
催化剂包括:活性组分为La2O3,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.5:1:2的硝酸镧、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将20g的壳聚糖溶于500mL5.0mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镧溶液、硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,然后经过压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为2.0,在反应压力为5.0MPa,反应温度为500℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为98.5%,氢气选择性为87%。
实施例9
催化剂包括:活性组分为In2O3和La2O3,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.25:0.25:1:2的硝酸铟、硝酸镧、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将10g的壳聚糖溶于400mL 0.5mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于800℃烘焙5小时,得到铝酸镁尖晶石载体。将尖晶石载体浸渍在硝酸镧和硝酸铟的混合溶液中,在常压、60℃条件下浸渍120min,然后经过干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为1.5,在反应压力为3.0MPa,反应温度为450℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为98.5%,氢气选择性为83%。
实施例10
催化剂包括:活性组分为Ga2O3和CrO2,载体为MgAl2O4尖晶石。
催化剂的制备方法为:
S1.将摩尔比为0.25:0.25:1:2的硝酸镓、硝酸铬、硝酸镁、硝酸铝分别溶于水中,将10g的壳聚糖溶于300mL2.0mol/L的乙酸溶液中,备用。
S2.在加热条件下,将硝酸镓溶液、硝酸铬溶液、硝酸镁溶液、硝酸铝溶液加入含有壳聚糖的乙酸溶液中,并充分搅拌,直至形成凝胶。
S3.将凝胶取出,室温干燥,然后在马弗炉中于400℃烘焙5小时,然后经过压片、筛分得到催化剂。
对催化剂进行评价:将制备的20~40目的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇和水的摩尔比为1.5,在反应压力为3.0MPa,反应温度为450℃的条件下进行测试。测得甲醇转化率为97.5%,氢气选择性为80%。
以上仅为本发明的优选实施例而已,不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲醇重整制氢催化剂,其特征在于,包括:
活性组分,为In2O3、Ga2O3、ZrO2、CrO2、La2O3、SnO2、Y2O3、V2O5、Sc2O3中的一种或两种;
载体,为ZnAl2O4尖晶石、MgAl2O4尖晶石中的一种;
其中,所述活性组分高度分散在所述载体表面,且所述活性组分的质量分数为20~50%。
2.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢催化剂,其特征在于,所述活性组分为In2O3、CrO2、Ga2O3、La2O3中的一种。
3.根据权利要求1所述的甲醇重整制氢催化剂,其特征在于,所述活性组分为In2O3和La2O3,或Ga2O3和CrO2
4.一种权利要求1所述甲醇重整制氢催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.溶液配制
将活性组分的硝酸盐溶于水中得到溶液A;将硝酸锌或硝酸镁溶于水中得到溶液B;将硝酸铝溶于水中得到溶液C;
将壳聚糖溶于0.5~10mol/L的乙酸溶液中得到溶液D;
S2.凝胶制备
于60~95℃,将溶液A、溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶A;或
于60~95℃,将溶液B和溶液C加入溶液D中,充分搅拌,直至形成凝胶B;
S3.催化剂制备
将凝胶A于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙4~24h,再经常温冷却、压片、筛分得到催化剂;或
将凝胶B于常温干燥,干燥后放入马弗炉中于400~800℃烘焙5h,得到载体;将载体浸渍在溶液A中,再经干燥、烘焙、冷却、压片、筛分得到催化剂。
5.根据权利要求4所述的甲醇重整制氢催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,活性组分的硝酸盐、硝酸锌或硝酸镁、硝酸铝的摩尔比为0.5~2:0.5~2:1~3,且溶液A的浓度为0.5~5mol/L。
6.根据权利要求4所述的甲醇重整制氢催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,活性组分的硝酸盐与壳聚糖的摩尔比为0.5~2。
7.根据权利要求4所述的甲醇重整制氢催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,载体于常压、40~90℃条件下在溶液A中浸渍60~120min。
8.根据权利要求4所述的甲醇重整制氢催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,浸渍后在常温下干燥1~24h,再放入马弗炉中于300~800℃的条件下烘焙4~48h;烘焙后于常温冷却,再在压片机中以20~40MPa的压力压片,筛分出20~40目、比表面积不小于150m2/g的催化剂。
9.一种权利要求4所述甲醇重整制氢催化剂的应用,其特征在于,所述催化剂应用于甲醇重整制氢反应。
10.一种权利要求9所述甲醇重整制氢催化剂的评价方法,其特征在于,将制备的催化剂装填在管式固定床反应器内,反应原料甲醇与水的摩尔比为0.5~3.0,在反应压力为0.1~5.0MPa,反应温度为350~500℃的条件下进行测试。
CN202210020463.9A 2022-01-10 2022-01-10 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用 Active CN114405496B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210020463.9A CN114405496B (zh) 2022-01-10 2022-01-10 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210020463.9A CN114405496B (zh) 2022-01-10 2022-01-10 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114405496A true CN114405496A (zh) 2022-04-29
CN114405496B CN114405496B (zh) 2024-06-28

Family

ID=81271365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210020463.9A Active CN114405496B (zh) 2022-01-10 2022-01-10 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114405496B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115041174A (zh) * 2022-06-20 2022-09-13 西南化工研究设计院有限公司 一种大型化甲醇制氢装置铜基催化剂的制备方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3436358A (en) * 1962-12-29 1969-04-01 Haldor Frederik Axel Topsoe Reforming with a nickel and nickel oxide catalyst on a magnesium-aluminate-spinel containing support
CN102145876A (zh) * 2010-02-10 2011-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醇水蒸气重整制氢的方法
CN102145281A (zh) * 2010-02-10 2011-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醇水蒸汽重整制氢的催化剂及制备和应用
CN103599785A (zh) * 2013-11-27 2014-02-26 上海大学 用于焦炉煤气干重整的尖晶石负载型催化剂及其制备方法
CN108654624A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种甲醇制氢的尖晶石催化剂及其制法和应用
CN108855065A (zh) * 2018-05-24 2018-11-23 厦门大学 一种将Pd/ZnAl2O4催化剂用于甲醇蒸汽重整制氢的方法
CN110508315A (zh) * 2019-07-18 2019-11-29 深圳市燃气集团股份有限公司 一种甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法
WO2021012737A1 (zh) * 2019-07-23 2021-01-28 南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司 一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的重整制氢催化剂及其制备方法
CN112827483A (zh) * 2020-12-29 2021-05-25 宁波申江科技股份有限公司 一种制氢催化剂及其制备方法和应用
CN113209976A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 厦门大学 一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂及其制备方法与应用、甲醇水蒸气重整制氢反应
CN113731429A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 厦门大学 一种甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3436358A (en) * 1962-12-29 1969-04-01 Haldor Frederik Axel Topsoe Reforming with a nickel and nickel oxide catalyst on a magnesium-aluminate-spinel containing support
CN102145876A (zh) * 2010-02-10 2011-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醇水蒸气重整制氢的方法
CN102145281A (zh) * 2010-02-10 2011-08-10 中国科学院大连化学物理研究所 一种甲醇水蒸汽重整制氢的催化剂及制备和应用
CN103599785A (zh) * 2013-11-27 2014-02-26 上海大学 用于焦炉煤气干重整的尖晶石负载型催化剂及其制备方法
CN108654624A (zh) * 2018-05-14 2018-10-16 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种甲醇制氢的尖晶石催化剂及其制法和应用
CN108855065A (zh) * 2018-05-24 2018-11-23 厦门大学 一种将Pd/ZnAl2O4催化剂用于甲醇蒸汽重整制氢的方法
CN110508315A (zh) * 2019-07-18 2019-11-29 深圳市燃气集团股份有限公司 一种甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法
WO2021012737A1 (zh) * 2019-07-23 2021-01-28 南京杰科丰环保技术装备研究院有限公司 一种以废旧钒钛脱硝催化剂为原料的重整制氢催化剂及其制备方法
CN112827483A (zh) * 2020-12-29 2021-05-25 宁波申江科技股份有限公司 一种制氢催化剂及其制备方法和应用
CN113209976A (zh) * 2021-05-21 2021-08-06 厦门大学 一种甲醇水蒸气重整制氢用催化剂及其制备方法与应用、甲醇水蒸气重整制氢反应
CN113731429A (zh) * 2021-09-26 2021-12-03 厦门大学 一种甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐艳;柴委;刘迪;徐晋鸣;曾孟琦;欧宝毅;林联伙;王金果;: "负载铟氧化物催化剂催化甲醇重整制氢的性能研究", 上海工程技术大学学报, no. 01 *
李光俊;郗宏娟;张素红;谷传涛;庆绍军;侯晓宁;高志贤;: "尖晶石CuM_2O_4(M=Al、Fe、Cr)催化甲醇重整反应的特性", 燃料化学学报, no. 12 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115041174A (zh) * 2022-06-20 2022-09-13 西南化工研究设计院有限公司 一种大型化甲醇制氢装置铜基催化剂的制备方法
CN115041174B (zh) * 2022-06-20 2023-09-29 西南化工研究设计院有限公司 一种大型化甲醇制氢装置铜基催化剂的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114405496B (zh) 2024-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1331596C (zh) 高浓度有机硫低温水解催化剂及制备
CN101693201B (zh) 一种中孔碳负载镍加氢催化剂及其制备方法
CN102463119B (zh) 一种甲烷化催化剂及其制备方法
CN105618061A (zh) 一种浆态床二氧化碳甲烷化双金属催化剂及其制法和应用
CN113122877B (zh) 一种氮掺杂碳复合石墨烯包覆钴纳米阵列催化剂及其制备方法和应用
CN104001538B (zh) 二氧化铈改性镍负载sba-15催化剂及其制备方法和应用
CN114405496A (zh) 甲醇重整制氢催化剂及其制备方法、评价方法和应用
CN1672789A (zh) 一种甲醇自热重整制氢催化剂及制备方法和应用
CN107519911A (zh) 一种利用有机小分子添加剂制备镍基催化剂及其在甲烷化反应中的应用
CN104383927B (zh) 一种甲烷与二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法
CN110721683A (zh) 用于液氮洗尾气临氧条件氧化的催化剂及制备方法和用途
CN107185534A (zh) 一种钌系氨合成催化剂及其制备方法
CN103801299B (zh) 一种甲烷部分氧化制合成气催化剂的制备方法
CN117504577A (zh) 一种CaO基双功能材料的制备方法、CaO基双功能材料及其应用
CN101607199B (zh) 一种co选择性甲烷化整体式催化剂及其制备方法
CN111097420B (zh) 一种镍基臭氧分解催化剂及其制备方法和用途
CN101524647B (zh) 用于甲烷氧化偶联制低碳烃的金属基整体式催化剂及其制备方法
CN113150291A (zh) 葡萄糖改性双金属沸石咪唑酯骨架衍生催化剂及其制备方法
CN102389832B (zh) 一种高活性山梨醇水相加氢制取c5、c6烷烃的催化剂及其制备方法
CN111097536A (zh) 一种甲烷化催化剂及其制备方法
CN113731422A (zh) 一种浆态床甲烷合成催化剂的制备方法
CN101439287A (zh) 天然气催化裂解制氢催化剂及其制备方法
CN106040266B (zh) 一种固体酸催化剂及其制备方法和应用
CN115920942B (zh) 一种用于氨分解制氢的Ru基催化剂及其制备和应用方法
CN114425346B (zh) 载体及其制备方法和应用以及甲烷化催化剂及其制备方法和应用以及合成气制天然气的方法

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
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: No. 5, gaon Boulevard, high tech Zone, Chengdu, Sichuan Province

Applicant after: Sichuan Yalian Hydrogen Energy Technology Co.,Ltd.

Address before: 610093 No. 5, Gaopeng Avenue, high tech Zone, Chengdu, Sichuan

Applicant before: ALLY HI-TECH Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant