甲醇水蒸气重整制氢催化剂及其制备方法、制氢方法与流程

技术特征：
1.一种甲醇水蒸气重整制氢催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂以Pt、Pd、Cu、Fe、Zn五种元素组成活性组分，以功能性复合金属氧化物作为载体，所述功能性复合金属氧化物包括稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；所述制备方法包括：载体采用共沉淀法或凝胶-溶胶法，载体的沉淀物或溶胶干燥，分解，焙烧，所得固体采用浸渍法浸渍活性组分到载体上；所述制备方法具体包括如下步骤：载体的制备步骤：利用稀土硝酸盐和过渡金属硝酸盐采用共沉淀法得到沉淀物，或采用凝胶-溶胶法生成凝胶；沉淀物或溶胶在120～150℃干燥6～15h，在300～400℃分解2～6h，在450～650℃焙烧3～6h，所得固体经过压片或挤条成型，得到片状或条形载体；共沉淀法即稀土硝酸盐和过渡金属硝酸盐的混合水溶液首先用氨水或碳酸钠进行共沉淀得沉淀物；凝胶-溶胶法即稀土金属硝酸盐和过渡金属硝酸盐与柠檬酸有机酸在水溶液中反应生成凝胶；催化剂的制备步骤：采用浸渍法浸渍活性组分到载体上，即上所述的成型的片状或条形载体浸泡于配制好的硝酸铂、硝酸钯、硝酸铜、硝酸铁、硝酸锌的混合水溶液中浸泡12～24h，再在120～150℃干燥6～15h，350～650℃焙烧3～6h；最后得到的催化剂以Pt、Pd、Cu、Fe、Zn五种元素组成活性组分，以功能性复合金属氧化物作为载体，所述功能性复合金属氧化物包括稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；所述催化剂具体包括：PtO、PdO、CuO、Fe2O3、ZnO、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；其中，贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.5％～2％，Pd的含量占催化剂总质量的1％～5％，CuO占催化剂总质量的5％～15％，Fe2O3占催化剂总质量的2％～10％，ZnO占催化剂总质量的10％～25％，稀土金属氧化物占催化剂总质量的5％～45％，其余为过渡金属氧化物；所述稀土金属包括镧、铈、钕、铕、镨中的一种或多种；过渡金属包括锆、钇、钼、铌、锰、钴中的一种或多种。2.一种利用甲醇水蒸气重整制氢催化剂的制氢方法，其特征在于，所述制氢方法包括如下步骤：制氢方法包括重整步骤，重整步骤中重整室内的催化剂为按照权利要求1所述制备方法制得的甲醇水蒸气重整制氢催化剂；重整室的制氢温度控制在250～550℃范围，水与甲醇的摩尔比为1～1.6，在空速2.8h-1的条件下反应；所述制氢方法具体包括如下步骤：步骤S1、快速启动步骤；所述制氢系统利用快速启动装置提供启动能源启动；具体包括：第一启动装置的第一加热机构通电设定时间，待第一加热机构达到设定温度后向第一气化管路通入甲醇；由于第一气化管路紧密地缠绕于第一加热机构上，甲醇温度逐步升高；第一气化管路输出被气化的甲醇，而后通过点火机构点火燃烧；或者，第一气化管路输出被气化的甲醇，且输出的甲醇温度达到自燃点，甲醇从第一气化管路输出后直接自燃；气化的甲醇通过燃烧放热，为制氢设备提供启动能源；同时，第一气化管路输出的甲醇燃烧还为第二启动装置的第二气化管路加热，将第二气化管路中的甲醇气化；待第二气化管路中输出气化的甲醇后，关闭第一启动装置，由第二启动装置的第二气化管路输出的甲醇为重整室加热，同时加热第二气化管路，将第二气化管路中的甲醇气化；所述重整室内壁设有加热管路，加热管路内放有催化剂；所述快速启动装置通过加热所述加热管路为重整室加热；步骤S2、系统启动后，制氢系统通过制氢设备制得的氢气提供运行所需的能源；待制氢系统运行制得足够的氢气，关闭快速启动装置，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行；制氢过程具体包括：所述液体储存容器中的甲醇和水通过原料输送装置输送至制氢设备的换热器换热，换热后进入气化室气化；气化后的甲醇蒸气及水蒸气进入重整室，重整室内设有催化剂，重整室下部及中部温度为250℃～420℃；所述催化剂具体包括：PtO、PdO、CuO、Fe2O3、ZnO、稀土金属氧化物、过渡金属氧化物；其中，贵金属Pt含量占催化剂总质量的0.5％～2％，Pd的含量占催化剂总质量的1％～5％，CuO占催化剂总质量的5％～15％，Fe2O3占催化剂总质量的2％～10％，ZnO占催化剂总质量的10％～25％，稀土金属氧化物占催化剂总质量的5％～45％，其余为过渡金属氧化物；所述稀土金属包括镧、铈、钕、铕、镨中的一种或多种；过渡金属包括锆、钇、钼、铌、锰、钴中的一种或多种；所述重整室上部的温度为400℃～550℃；重整室与分离室通过连接管路连接，连接管路的全部或部分设置于重整室的上部，能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体；所述连接管路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；所述分离室内的温度设定为350℃～570℃；分离室内设有膜分离器，从膜分离器的产气端得到氢气；所述原料输送装置提供动力，将液体储存容器中的原料输送至制氢设备；所述原料输送装置向原料提供0.15～5MPa的压强，使得制氢设备制得的氢气具有足够的压强；所述制氢设备制得的氢气输送至膜分离装置进行分离，用于分离氢气的膜分离装置的内外压强之差大于等于0.7MPa；所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置，镀膜层为钯银合金，钯银合金的质量百分比钯占75％～78％，银占22％～25％；所述制氢设备启动制氢后，制氢设备制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持制氢设备运行。