[发明专利]一种甲烷干重整制合成气的方法

说明书

本发明涉及甲烷干重整制合成气的领域，公开了一种甲烷干重整制合成气的方法，通过控制甲烷干重整反应催化剂床层中催化剂中活性金属组分Ni的负载量，并采用Al₂O₃载体和/或以助剂改性得到的Al₂O₃载体，使得即便在较高的反应空速下，催化剂层床温度分布基本均匀，避开热力学易积炭区域，从而大大提高了催化剂的催化稳定性和催化剂使用寿命。

技术领域

本发明涉及甲烷干重整制合成气的研究领域，具体地，涉及一种甲烷干重整制合成气的方法。

背景技术

甲烷干重整即CH₄和CO₂在催化剂的作用下进行反应生成CO和H₂(合成气)的反应过程，反应式如下：

CH₄+CO₂→2CO+2H₂，ΔH_298K＝247.3kJ/mol (1)

CO₂+H₂→CO+H₂O,ΔH_298K＝40.96kJ/mol (2)

其中反应式(1)为主反应，反应式(2)为副反应，即逆水煤气变换反应，而正是由于逆水煤气变换反应的存在，导致产物中H₂/CO比小于1。

甲烷干重整反应将自然界中两种最廉价的含碳化合物CH₄和CO₂转变成具有高附加值的化工原料合成气，且制备的合成气中CO含量较高，适于作为羰基合成及费托合成的原料，因而具有广泛的应用前景。此外，甲烷干重整反应同时利用了CH₄和CO₂这两种温室气体，被认为具有环境友好性，在环境问题日益严重的当下，若能实现该工艺过程的工业化应用无疑具有重大的现实意义。

由于甲烷干重整反应的催化剂在反应过程中易烧结和积炭而失活，从而制约了该反应工业应用的步伐。目前国内外报道的具有较好性能的甲烷干重整催化剂主要有三种：(1)日本Fujimoto教授课题组开发的NiO-MgO固溶体催化剂(Keiichi Tomishige,et al.,Development of ultra-stable Ni catalysts for CO₂reforming of methane,Catal.Today,45(1998)35-39)；(2)专利CN1102430C中报道的由清华大学徐柏庆教授课题组开发的Ni/ZrO₂-AS催化剂(以催化剂的重量为基准，Ni的含量为10-15重量％)；(3)石油大学开发的Ni/meso-ZrO₂催化剂(Mehran Rezaei,et al.,CO₂-CH₄reforming over nickelcatalysts supported on mesoporous nanocrystalline zirconia with high surfacearea,Energy&Fuels,21(2007),581-589)。虽然这些催化剂已经表现出较好的稳定性，但这些催化剂仅适用于较低的反应空速。当反应空速高于40000毫升/克·小时的时候，催化剂在反应过程中很容易(一般不超过20小时)因烧结和积炭而失活，从而制约了上述催化剂在工业应用的步伐。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术甲烷干重整反应中存在反应空速较低或者催化剂的抗积炭性能差导致催化剂的使用寿命短的缺陷，提供一种具有较高反应空速且催化剂的使用寿命长的新的甲烷干重整制合成气的方法。