[发明专利]一种镍系催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种镍系催化剂及其制备方法。

 

背景技术

世界天然气资源储量达3.5×10¹⁴立方米，比石油资源丰富。从世界能源发展趋势来看，天然气在能源结构中所占的比例正逐年增加。此外，为开辟新能源以及环保的要求，一些富含CH₄的气体如煤层气、焦炉气等的利用也日益受到重视。因此，在石油资源日益紧张的情况下，富含CH₄气体的有效利用具有十分广阔的前景。为了适应未来能源和化工原料路线转移这一必然趋势，研究和开发利用富含CH₄气体的自热重整工艺及催化剂成为热点。该反应所产合成气中H₂/CO=2/1，适合于油、甲醇和甲醚等合成过程，受到学术界和工业界的关注，成为天然气制合成气制造领域一个新的增长点。需要反应体系原料气和氧气进行预混合，所以反应体系存在爆炸的可能性，特别是在高温和加压条件下，反应体系的安全性难保证，反应需要在极大的空速下进行(空速可以达到水蒸汽转化的几十倍)；

蜂窝状整型催化剂载体是一种多孔性工业用陶瓷，其内部造型是许多贯通的蜂窝形状平行通道，这些蜂窝体单元由格子状的薄的间壁分割而成。与一般的块状题词相比，蜂窝陶瓷具有低热膨胀性，隔热性较好，外表面积达，重量较轻等特点，因此特别适用于各种用途的催化剂载体。另外，由于流体通过蜂窝陶瓷的间壁上的贯穿上下表面的空洞，所以可利用蜂窝陶瓷的间壁进行热交换和化学反应。目前，蜂窝陶瓷广泛应用与汽车尾气净化器、臭氧抑制催化剂载体、冶金工业的热交换和金属液的过滤、化学工业的化学反应载体及催化剂、采矿业得有毒气体和液体的净化处理、轻工业的喷涂以及建材工业的消声材料和窑炉的隔热材料。

因此可以看出，蜂窝状整型催化剂载体所具有的特点可以使反应床层阻力减小，提高空速的作用，以此解决自热重整反应体系存在的问题。开发蜂窝状整型催化剂载体成为目前新应用的需要。

 

发明内容

为解决以上技术问题，本发明目的提供一种新型的镍系催化剂及制备方法。

本发明解决上述技术问题的一种镍系催化剂，包括载体、活性组分及助剂，其特征在于：载体为堇青石或莫来石，活性组分为镍，助剂为Cu、Co、Mg、La、Ce、Ba、Al、Zr或Ca氧化物或复合氧化物中的一种或几种；

上述镍系催化剂中，堇青石或莫来石含量为74%～94%，镍含量为5%～25%，Cu、Co、Mg、La、Ce、Ba、Al、Zr或Ca氧化物或复合氧化物中的一种或几种含量为1～10%。

上述镍系催化剂为整型蜂窝状，且孔密度为7～62孔/平方厘米。

在本发明中堇青石或莫来石是经过高温1000-1400℃烧结处理过。

催化剂具有强度高，热稳定性好，阻力降小，适宜于大空速的运转。

一种镍系催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)高温酸洗载体：堇青石或莫来石经过3-10%盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种，在温度80-100℃下洗涤2-5h，然后用蒸馏水洗涤，直至洗涤蒸馏水PH值=6.5-7.5，在80℃烘箱中干燥1-10h得到半成品A；

 (2)助剂的浸渍：将2-4%Cu、Co、Mg、La、Ce、Ba、Al、Zr或Ca的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或氯化物一种或几种制成溶液B，将半成品A放置在溶液B中浸渍，温度为30～100℃，1～4h，得半成品C；

(3)加热分解：将半成品C在温度60～150℃下，干燥1～10h，之后再加热到300～560℃进行分解4～8h得半成品D；

(4)活性组分与部分助剂的浸渍：将45-60%镍或1-5%Cu、Co、Mg、La、Ce、Ba、Al、Zr或Ca的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐或氯化物的形式制成溶液E，将D放置在溶液E中浸渍，温度为30～100℃，1～8h，再在80℃烘箱中干燥1-10h得到F；；

(5)再次加热分解：将F重复步骤(3)制得镍系催化剂。

作为本发明的改进，将步骤（5）所制得的镍系催化剂进行第二次助剂的浸渍、加热分解、活性组分与部分助剂的浸渍和再次加热分解，方法分别同步骤 (2)、（3）、(4)、（5），制得所需镍系催化剂。