用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于氢气制备技术领域，涉及一种甲醇水蒸气重整制氢工艺，尤其涉及一 种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着质子交换膜燃料电池的发展，特别是其应用于汽车以及分布式发电， 迫切需要小型高效、高效、分散的移动制氢系统以供应原料氢。于是出现了各式各样的制氢 系统，同时也出现了各式各样的制氢方法。
[0003] 例如中国专利CN202519022U揭示的一种甲醇水蒸气重整制氢设备，所述设备包 括液体储存容器、换热器、气化室、重整室、分离室。所述设备包括一个或多个加热单元，为 制氢设备需要温度控制的部件进行温度控制；加热单元通过分离室输出的余气或/和制得 的氢气加热。重整室与分离室之间的传送通道经过一预热控温机构，该预热控温机构用以 加热从重整室输出的气体；所述预热控温机构作为重整室与分离室之间的缓冲，使得从重 整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近。
[0004] 又如中国专利公开号CN101033059提供的制氢方法，该制氢方法由于其不需要外 部供热，容易实现现场制热，所以受到广大关注。此方法中采用弛放气进行加热系统，产生 的结果是系统各部位受热不均匀，最直接，也是最影响的是催化剂的催化活性。
[0005] 目前市场上的铜基催化剂主要采用沉淀法制备，生产过程复杂，且堆积密度高，不 利于小型移动制氢装置使用。
[0006] 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的甲醇制氢铜基催化剂，以便克服现有催化 剂的上述缺陷。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的 制备工艺，采用涂覆法以蜂窝陶瓷作为载体生产过程简单，制成的催化剂堆积密度小，适用 于小型移动制氢系统使用。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，所述制备工艺包括如下步 骤：
[0010] 步骤Si:配制硝酸盐及柠檬酸；硝酸盐分解后生成铜基催化剂；
[0011] 步骤S2 :将步骤Sl配制的原料调成凝胶状；
[0012] 步骤S3 :将步骤S2调配的凝胶状物涂覆在蜂窝陶瓷载体上；
[0013] 步骤S4 :灼烧涂覆有凝胶状物的蜂窝陶瓷载体。
[0014] 作为本发明的一种优选方案，所述步骤Sl中，硝酸盐的成分根据其经过灼烧后最 终生成铜基催化剂的成分配制，铜基催化剂各自质量份数为：2-20份的CuO, 2-20份的ZnO， 〇· 1-5 份的 Zr0,45-95 份的 Al203,0-5 份的 Ce02,0-5 份的 La203。
[0015] 作为本发明的一种优选方案，所述柠檬酸的摩尔量为铜基催化剂各组成成分总摩 尔数的0. 6~1. 2倍。
[0016] 本发明的有益效果在于：本发明提出的用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制 备工艺，采用涂覆法以蜂窝陶瓷作为载体生产过程简单，制成的催化剂堆积密度小，适用于 小型移动制氢系统使用。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
[0019] 实施例一
[0020] 请参阅图1，本发明揭示了一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺， 所述制备工艺包括如下步骤：
[0021] 步骤Sl :配制硝酸盐及柠檬酸；硝酸盐分解后生成铜基催化剂。硝酸盐的成分根 据其经过灼烧后最终生成铜基催化剂的成分配制，铜基催化剂各自质量份数为：2-20份的 CuO, 2-20 份的 ZnO, 0· 1-5 份的 ZrO, 45-95 份的 Al2O3,0-5 份的 CeO2,0-5 份的 La2O3。所述 柠檬酸的摩尔量为铜基催化剂各组成成分总摩尔数的〇. 6~1. 2倍。
[0022] 步骤S2 :将步骤Sl配制的原料调成凝胶状；
[0023] 步骤S3 :将步骤S2调配的凝胶状物涂覆在蜂窝陶瓷载体上；
[0024] 步骤S4 :灼烧涂覆有凝胶状物的蜂窝陶瓷载体。
[0025] 实施例二
[0026] 本发明揭示了一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，包括铜基催 化剂的制备步骤，生成的铜基催化剂与柠檬酸配合，涂覆在蜂窝陶瓷载体上。
[0027] 在密封的连续管路中生产催化剂，所述连续管路依次分为沉淀区、老化区、洗涤 区、干燥区、焙烧区、粉碎区、造粒区、第二干燥区、第二焙烧区。
[0028] 原料包括金属硝酸盐、沉淀剂溶液；金属硝酸盐包括过度金属硝酸盐以及稀土金 属硝酸盐；过度金属硝酸盐包括硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝、硝酸铁中的一种或多种，稀土金属 硝酸盐包括硝酸镧、硝酸锆中的一种或多种；沉淀剂溶液包括氨水、碳酸钠中的一种或多 种。
[0029] 原料分别经过计量泵泵入管路，先后经过上述沉淀区、老化区、洗涤区、干燥区、焙 烧区、粉碎区、造粒区、第二干燥区、第二焙烧区，最后得到催化剂。
[0030] 所述连续管路包括第一连续管路、洗涤区管路、第二连续管路、粉碎区管路、造粒 区管路、第三连续管路，第一连续管路包括沉淀区、老化区，第二连续管路包括干燥区、焙烧 区，第三连续管路包括第二干燥区、第二焙烧区；第一连续管路的出口通过连接管路连接洗 涤区管路的入口，洗涤区管路的出口通过连接管路连接第二连续管路的入口，第二连续管 路的出口连接粉碎区管路的入口，粉碎区管路的出口连接造粒区管路的入口，造粒区管路 的出口连接第三连续管路的入口。
[0031] 所述第一连续管路设有第一磁性螺旋轴，第二连续管路设有第二磁性螺旋轴，第 三管路设有第三磁性螺旋轴；第一磁性螺旋轴、第二磁性螺旋轴、第三磁性螺旋轴分别通过 各自的磁性驱动机构驱动。
[0032] 洗涤区设有多级水力旋流器、固液混合器，通过多级水力旋流器实现固液分离，固 体与洗涤水通过固液混合器的强力磁力搅拌实现打浆的目的。
[0033] 所述制备工艺具体包括如下步骤：
[0034] 沉淀步骤：在沉淀区内置pH计自控泵，通过pH计自控泵控制流量从而控制pH值， 将PH值控制在5~11，由第一磁性螺旋轴搅拌实现沉淀区的均匀反应；沉淀区的温度控制 在 35 ~85°C ;
[0035] 老化步骤：在老化区浆料管道形状为直线形或蛇形或螺旋形，与沉淀区采用隔栅 避免已沉淀完全的浆料进入老化区；老化区的温度设定为35~85°C ;
[0036] 洗涤步骤：在洗涤区通过多级水力旋流器实现固液分离，固体与洗涤水通过固液 混合器的强力磁力搅拌实现打浆的目的；洗涤区的温度设定为-20~85°C ;
[0037] 干燥步骤：在干燥区采用第二磁力螺旋轴推动物料；干燥区的温度设定为80~ 150。。；
[0038] 焙烧步骤：在焙烧区采用第二磁力螺旋轴推动物料，最后从管路出口排出固态物； 焙烧区的温度设定为160-850°C ;
[0039] 粉碎步骤：向经过焙烧区焙烧的固态物中加入石墨、拟薄水铝石、面粉，而后利用 粉碎机进行粉碎；
[0040] 造粒步骤：向粉碎后的粉末中加入粉碎后粉末总质量20%的蒸馏水，通过调拌机 构调拌设定时间；用顶压机顶压经过调拌的制品；利用造粒装置按照设定规格进行造粒；
[0041] 第二干燥步骤：在第二干燥区采用第三磁力螺旋轴推动物料；第二干燥区的温度 设定为80~150 °C ;
[0042] 第二焙烧步骤：在焙烧区采用第二磁力螺旋轴推动物料，最后从管路出口排出固 态物；焙烧区的温度设定为：升温至450°C，升温时间为30分钟；恒温在450°C，恒温时间为 4小时；降温至200°C，降温时间为3小时。
[0043] 本实施例可实现自动化控制连续生产，降低耗能，提高生产效率，降低成本，可生 产出高质量的催化剂产品；同时能有效避免有害气体扩散至空气中，更加环保。
[0044]
【主权项】
1. 一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺 包括如下步骤： 步骤Sl :配制硝酸盐及柠檬酸；硝酸盐分解后生成铜基催化剂； 步骤S2 :将步骤Sl配制的原料调成凝胶状； 步骤S3 :将步骤S2调配的凝胶状物涂覆在蜂窝陶瓷载体上； 步骤S4 :灼烧涂覆有凝胶状物的蜂窝陶瓷载体。
2. 根据权利要求1所述的用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，其特征在 于： 所述步骤Sl中，硝酸盐的成分根据其经过灼烧后最终生成铜基催化剂的成分配制，铜 基催化剂各自质量份数为：2-20份的CuO, 2-20份的ZnO, 0. 1-5份的ZrO, 45-95份的Al2O3, 0-5 份的 CeO2,0-5 份的 La2O3。
3. 根据权利要求2所述的用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，其特征在 于： 所述柠檬酸的摩尔量为铜基催化剂各组成成分的总摩尔数的〇. 6~1. 2倍。
【专利摘要】本发明揭示了一种用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，包括：步骤S1：配制硝酸盐及柠檬酸；硝酸盐分解后生成铜基催化剂；步骤S2：将步骤S1配制的原料调成凝胶状；步骤S3：将步骤S2调配的凝胶状物涂覆在蜂窝陶瓷载体上；步骤S4：灼烧涂覆有凝胶状物的蜂窝陶瓷载体。所述步骤S1中，硝酸盐的成分根据其最终生成铜基催化剂的成分配制，铜基催化剂各自质量份数为：2-20份的CuO，2-20份的ZnO，0.1-5份的ZrO，45-95份的Al2O3，0-5份的CeO2，0-5份的La2O3。所述柠檬酸的摩尔量为铜基催化剂总摩尔数的0.6～1.2倍。本发明提出的用于甲醇水蒸气重整制氢铜基催化剂的制备工艺，采用涂覆法以蜂窝陶瓷作为载体生产过程简单，制成的催化剂堆积密度小，适用于小型移动制氢系统使用。
【IPC分类】C01B3-40, B01J23-72, B01J23-83
【公开号】CN104645986
【申请号】CN201510076126
【发明人】向华, 钟才新
【申请人】上海摩醇动力技术有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月12日