[发明专利]改性镁铝复合氧化物载体及其制备方法、用于甲烷干重整制成合成气的催化剂与方法

说明书

本发明涉及催化剂制备的技术领域，公开了一种改性镁铝复合氧化物载体及其制备方法、用于甲烷干重整制成合成气的催化剂与方法。一种改性镁铝复合氧化物载体，该载体包括镁铝复合氧化物以及改性助剂，以载体总量为基准，镁铝复合氧化物的含量在85‑99.9重量％，改性助剂的含量在0.1‑15重量％；以镁铝复合氧化物总量为基准，氧化铝的含量为60‑99重量％，氧化镁的含量为1‑40重量％；改性助剂选自碱土金属氧化物和稀土金属氧化物中的至少一种；镁铝复合氧化物为有序介孔的镁铝尖晶石。本发明提供的载体可以有效地抑制活性组分的烧结，使本发明方法所制备的催化剂在甲烷干重整反应中表现出超高的活性和抗积炭性能。

技术领域

本发明涉及催化剂制备的技术领域，具体涉及一种改性镁铝复合氧化物载体及其制备方法、用于甲烷干重整制成合成气的催化剂与方法。

背景技术

甲烷作为重要的资源，甲烷的直接转化甲醇和甲醛；甲烷氧化耦合制乙烯；无氧条件下甲烷制芳香烃和氢气，甲烷部分氧化法制乙炔十分困难；将甲烷间接转化为合成气(H₂/CO)，之后通过Fischer-Tropsch合成工艺制备高附加值的中间化学品和清洁油品是一条有重大潜在应用意义的工业途径。CO₂与甲烷同属温室气体，近年来降低温室气体排放需求日益增强，利用CO₂与甲烷为原料进行干重整反应，通过催化剂制备合成气，有利于缓解两者引起的温室效应和生成后续利于加工的合成气，十分有益。但该工艺过程至今未能实现工业化应用，究其原因，催化剂在高温反应条件下的烧结和积炭是制约该工艺过程实现工业化的最主要的障碍。因此，开发高活性、高选择性以及高稳定性的甲烷干重整催化剂仍然是目前该领域研究的关键。

目前，专利和文献以报道的甲烷干重整催化剂的主要缺点是催化剂稳定性差、易结炭而失活。镍基催化剂便宜且有较高的活性，是合适活性金属组。因此，如何能使镍基催化剂中活性金属保持稳定，防止其在高温反应过程中发生迁移聚集并导致金属颗粒尺寸长大是制备高活性、高稳定性镍基催化剂的关键。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的氧化铝和镁铝尖晶石为载体制备的催化剂活性较低，比表面小，易发生逆水气反应和稳定性差的问题，提供一种改性镁铝复合氧化物载体及其制备方法、用于甲烷干重整制成合成气的催化剂与方法。该改性镁铝复合氧化物载体具有有序介孔结构，采用该载体制备得到的催化剂具有较高的活性、稳定性和良好的抗积炭性能。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种改性镁铝复合氧化物载体，该载体包括镁铝复合氧化物以及改性助剂，以载体总量为基准，镁铝复合氧化的含量在85-99.9重量％，改性助剂的含量在0.1-15重量％；以镁铝复合氧化物重量为基准，氧化铝的含量为60-99重量％，氧化镁的含量在1-40重量％；所述改性助剂选自碱土金属氧化物和稀土金属氧化物中的至少一种；所述镁铝复合氧化物为有序介孔的镁铝尖晶石。

本发明第二方面提供一种改性镁铝复合氧化物载体的制备方法，该方法包括：

在表面活性剂存在下，在溶剂存在下，将酸、氧化铝前驱体、氧化镁前驱体以及改性助剂前驱体进行混合，然后进行干燥和焙烧；所述改性助剂选自碱土金属氧化物和稀土金属氧化物中的至少一种；所述氧化铝前驱体、氧化镁前驱体以及改性助剂前驱体的用量使得制得的改性镁铝复合氧化物载体中，以载体总量为基准，镁铝复合氧化物的含量在85-99.9重量％，改性助剂的含量在0.1-15重量％；以镁铝复合氧化物总量为基准，氧化铝的含量为60-99重量％，氧化镁的含量在1-40重量％。

本发明第三方面提供一种用于甲烷干重整制成合成气的催化剂，该催化剂包括载体和活性组分，所述载体为第一方面所述的改性镁铝复合氧化物载体或者第二方面所述的制备方法制得的改性镁铝复合氧化物载体。

本发明第四方面提供一种甲烷干重整制成合成气的方法，该方法包括：在甲烷干重整制成合成气的条件下，将甲烷和二氧化碳与催化剂接触，所述催化剂为第三方面所述的用于甲烷干重整制合成气的催化剂。