专利名称：甲烷和二氧化碳重整制合成气催化剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种甲烷和二氧化碳重整制合成气催化剂及其制备方法。
天然气(主要成分甲烷)转化制合成气为碳一化学工业提供廉价的原料，对于解决能源紧张、资源短缺和环境保护有重要的意义。许多重要的工艺过程，如F-T合成、合成醇、合成氨都需要具有不同比例的合成气。现在世界上已有近10％的天然气用于制造化工产品，其中甲醇的生产能力已超过每年2200万吨，合成氨生产能力也超过每年1亿吨，其中由天然气生产的分别占到总产量的80％和76％。
要使惰性小分子气体CH4和CO2活化并进行定向转化，其关键是选择适宜的催化剂。目前用于该反应的催化剂主要是负载型Rh、Ru、Pt、Ir、Ni、Co等第Ⅷ族金属催化剂。贵金属催化剂具有催化活性高、积碳少或不积碳的优点，遗憾的是贵金属催化剂价格昂贵，高温易流失和烧结。因此，研制开发非贵金属催化剂用于甲烷和二氧化碳重整反应是一项有价值的工作。
本发明的目的是提供一种在较低温度下具有较高催化活性的甲烷和二氧化碳重整制合成气的催化剂及其制备方法。
本发明的催化剂载体为中孔分子筛MCM-41，其比表面积1000±200m2/g，活性组分由3％～13％(重量)Ni组成。
本发明的催化剂采用浸渍法制备，其特征在于先将镍的盐类溶液浸渍在中孔分子筛MCM-41上，经100～120℃干燥后，再经500～800℃焙烧4-8小时，最后用氢气600～800℃下还原活化，制得催化剂。
本发明的催化剂所用镍相应的盐类为硝酸镍，采用固定床为反应器，气时空速为8400mlg-1h-1，常压下反应，700℃下，CH4和CO2的转化率都可达到90％以上。
实施例1采用中孔分子筛MCM-41为载体，称取2.0g中孔分子筛MCM-41，用0.2973g硝酸镍溶于10毫升蒸馏水中，将该硝酸盐溶液浸入中孔分子筛MCM-41中，搅拌均匀，100～120℃下干燥2小时，再经500～800℃焙烧4-8小时，即得到成品催化剂。
取0.3g30～50目该催化剂置于φ6mm的石英管反应器中。通入1∶1的CH4和CO2反应气，其空速为8400mlg-1h-1，在常压下程序升温连续反应。反应结果列于表1。
表1．不同温度下甲烷和二氧化碳的转化率和收率
XCH4CH4转化率 XCO2CO2转化率 YCOCO收率 YH2H2收率实施例2采用中孔分子筛MCM-41为载体，称取2.0g中孔分子筛MCM-41，用0.6936g硝酸镍溶于10毫升蒸馏水中，下面的步骤同实施例1。
取0.3g30～50目该催化剂，采用实施例1的反应装置和反应条件。反应结果列于表2。
表2．不同温度下甲烷和二氧化碳的转化率和收率
XCH4CH4转化率 XCO2CO2转化率 YCOCO收率 YH2H2收率实施例3采用中孔分子筛MCM-41为载体，称取2.0g中孔分子筛MCM-41，用1.0904g硝酸镍溶于10毫升蒸馏水中，下面的步骤同实施例1。
取0.3g30～50目该催化剂，采用实施例1的反应装置和反应条件。反应结果列于表3。
表3．不同温度下甲烷和二氧化碳的转化率和收率
XCH4CH4转化率 XCO2CO2转化率 YCOCO收率 YH2H2收率实施例4采用中孔分子筛MCM-41为载体，称取2.0g中孔分子筛MCM-41，用1.2880g硝酸镍溶于10毫升蒸馏水中，下面的步骤同实施例1。
取0.3g30～50目该催化剂，采用实施例1的反应装置和反应条件。反应结果列于表4。
表4．不同温度下甲烷和二氧化碳的转化率和收率
XCH4CH4转化率 XCO2CO2转化率 YCOCO收率 YH2H2收率
权利要求
1．一种甲烷和二氧化碳重整制合成气催化剂，其特征在于载体选用中孔分子筛MCM-41，活性组分由3％-13％重量的镍的氧化物组成。
2．如权利要求1所述的催化剂的制备方法，其特征在于将硝酸镍溶于蒸馏水中，浸入MCM-41后于100～120℃下干燥，在500～800℃下焙烧，最后用氢气600～800℃下还原活化，制得催化剂。
全文摘要
本发明公开了一种甲烷和二氧化碳重整制合成气催化剂及其制备方法。甲烷和二氧化碳重整制合成气催化剂以中孔分子筛MCM－41为载体,活性组分为3%－13%(重量)Ni,采用浸渍法制备。催化剂的特点是金属担载量较低,在较低的温度下可以达到较高的转化率和收率。
文档编号C01B3/40GK1309079SQ00135648
公开日2001年8月22日 申请日期2000年12月14日 优先权日2000年12月14日
发明者王晓来, 田宏, 张小明, 索继拴 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所