[发明专利]一种用于低温分解氨气的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于低温分解氨气的催化剂及其制备方法。属于催化剂及其制备技术领域。

背景技术

随着社会的发展，能源和环境问题已经成为世界各国普遍关注的问题之一。但是传统能源即不能满足现在人们的大量需求，同时排放的COx也对环境造成了污染，因此人们不得不把重点转向了新能源的开发，而氢能以无污染、可重复利用、燃烧值高等优点受到社会的广泛关注。目前工业上制氢主要以矿物燃料、电解水和氨分解法为主。其中电解水制氢耗电量极大，电费占整个水电解制氢生产费用的80％左右，因此不具有竞争力，只适用于工业上要求纯度高、用量不大的企业。矿物燃料制氢在生产过程中会不可避免地产生COx，极易造成催化剂中毒，而且对它的脱除非常困难，造成了生产成本的提高，同时COx还会对环境造成污染。而氨分解法制氢则以氢气纯度高、占地小、操作简单、投资少、成本低、无副产物等优点受到人们的普遍关注。特别是对需要氢氮混合气或对氢、氮气不需要分离时，更显其优越性，如需纯氢则可配套变压吸附装置或金属氢化物装置进行氢、氮气分离，即可制得高纯度氢气。同时氨分解反应还可以应用到环境保护脱氨，例如用以处理焦炉煤气、燃料煤气、石油炼厂废气和NO_X还原处理尾气中的残余氨气，以保护环境不受污染。

然而，目前工业上应用的氨分解催化剂的使用温度太高，一般在800～1200℃，不仅耗能较高，而且设备腐蚀严重。因此，研制开发低温氨分解催化剂具有重要的现实意义。CN1217229A叙述一种以Ni为活性组分，MgO、为载体，CaO、TiO₂为助剂的催化剂，在1000℃时，氨气的分解率达到100％，使用效果并不明显。而CN1245737A公开了一种以Ni、Mo为活性组分，Al₂O₃、MgO为载体的催化剂，在750℃时，氨气的分解率达到100％，虽然温度有所下降，但并未达到理想条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于低温分解氨气的催化剂及其制备方法，有对氨分解反应具有较高的活性和稳定性，该方法操作工艺简单、投资少、耗能低，成本低、无副产物和使用效果好的优点。

一种用于低温分解氨气的催化剂，由活性组分、载体和助剂组成，所述的催化剂的重量百分比为活性组分10～25％，载体70～90％，助剂0～12％；或所述的催化剂为ABO₃型钙钛矿复合氧化物。

所述的活性组分为过渡金属Ni，Co；所述的载体为La₂O₃；所述的助剂为碱金属，碱土金属氧化物，优选K₂O，SrO。

本发明提出的制备所述的催化剂的方法是：将活性组分、载体、助剂的前躯体溶液与配位剂按比例均匀混合，经红外灯照射1～3小时，350～500℃焙烧1～4小时生成黑色粉末，压片成型，600～800℃煅烧2～6小时，制得钙钛矿型催化剂。

在上述催化剂的制备方法中，所述的催化剂活性组分、载体、助剂的前躯体为硝酸盐、有机盐中的一种；所述的配位剂为柠檬酸、乙二醇中的一种；所述的活性组分的前躯体溶液与配位剂比例为1～1.5(摩尔比)。

本发明的催化剂对氨分解反应具有较高的活性和稳定性，该方法操作工艺简单、投资少、耗能低，成本低、无副产物和使用效果好的优点，测试结果表明，在空速10000h^-1，温度600～650℃时，氨气转化率可达100％。可以用于焦炉煤气中氨气的净化处理，还适用于氨分解制备零CO_X氢气的工艺。

具体实施方式

一种用于低温分解氨气的催化剂，由活性组分、载体和助剂组成，所述的催化剂的重量百分比为活性组分10～25％，载体70～90％，助剂0～12％；或所述的催化剂为ABO₃型钙钛矿复合氧化物。所述的活性组分为过渡金属Ni，Co。所述的载体为La₂O₃。所述的助剂为碱金属，碱土金属氧化物，优选K₂O，SrO。

一种制备所述的催化剂的方法，将活性组分、载体、助剂的前躯体溶液与配位剂按比例均匀混合，经红外灯照射1～3小时，350～500℃焙烧1～4小时生成黑色粉末，压片成型，600～800℃煅烧2～6小时，制得钙钛矿型催化剂。所述的催化剂活性组分、载体、助剂的前躯体为硝酸盐、有机盐中的一种。所述的配位剂为柠檬酸、乙二醇中的一种。所述的活性组分的前躯体溶液与配位剂比例的摩尔比为1～1.5。

实施例1：