本发明专利技术涉及一种NiO/MgO固溶体催化剂在低水碳比下焦炉煤气水蒸气重整制氢法中的应用，其中Ni质量百分含量为6.9％～43％。该催化剂制备工艺简单，且在高温低水碳比下活性高，不积碳且很稳定。在875℃、H2O/CH4比为1下重整过程，甲烷转化率保持在95％～98％间，二氧化碳转化率保持在52％～54％间。在875℃、SV=12600mL/g·h下，当H2O/CH4摩尔比从0.3增大到0.9时，甲烷转化率相应增大到98.3％，而二氧化碳转化率从88.4％降到67.2％。当反应温度由600℃增大到900℃时，甲烷、二氧化碳转化率分别增大到的98.7％、601％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种催化剂及其制备方法，具体地说是一种焦炉煤气水蒸气重整制氢用镍镁固溶体催化剂及其制备方法，属于催化剂
技术介绍
我国是世界上最大的焦炭生产、消费和出口国。2010年焦炭产量为3. 88亿多吨。按I. 33吨干煤生产I吨焦炭和I吨干煤产生320m3焦炉煤气计算，焦炉煤气总产量约为1651亿Nm3。焦炉煤气含有约55%氢气和25%甲烷(体积分数)，是一种潜在的制氢原料。分析表明，利用焦炉煤气制氢不仅能取得很好的能量效益，还能减少温室气体的排放，是一个特别值得考虑的产氢途径。目前从焦炉煤气中提取氢气的方法一般是先将焦炉煤气冷 原始H2组份外，还含有CH4和CO含能组份。如果把这些含能组份经过合适的重整工艺来制氢，制氢量要高于焦炉煤气本身含氢量，可使氢气的获得率成倍提高。就制氢本身而言，CH4重整转化是使最终产氢量成倍提高的关键。从其成份含量上分析，CH4所含的4个氢原子经重整后所得到的氢气，几乎等同于焦炉煤气原始的氢含量，因此焦炉煤气中CH4的有效转换显得尤为重要。目前利用甲烷重整制氢的主要工艺有水蒸气重整和部分氧化重整。水蒸气重整反应的优点在于反应产物中氢气的含量高，且技术成熟适用于大规模氢气的生产。但水蒸气反应速度较慢，反应是强吸热反应，且为了避免积碳的产生需采用较高水碳比(2. 0-3. 5)，降低了反应能效。现在一些市场提供的商业水蒸气重整Ni系催化剂均适合在高水碳比条件下进行，反应中催化剂表现出很高的活性。如果在低水碳比条件下使用这些催化剂则极易积碳，积碳严重时还会引起催化剂的粉化。但在实际应用中我们希望反应能够在较低的水碳比下进行。低水碳比的重整条件代表了焦炉煤气水蒸气重整的实际情况。因此，开发低水碳比下高活性、高稳定性重整催化剂成为近年来主要的研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是开发一种NiO/MgO固溶体催化剂在低水碳比下焦炉煤气水蒸气重整制氢法中的应用，该催化剂具有高的催化活性以及强的抗积碳性和稳定性能。本专利技术的技术方案为Ni0/Mg0固溶体催化剂在低水碳比下焦炉煤气水蒸气重整制氢法中的应用，所述的NiO/MgO固溶体催化剂中Ni质量百分含量为6. 9% 43%，反应中水碳比H20/CH4= I。所述的NiO/MgO固溶体催化剂Ni质量百分含量为6.9%，则比表面为34.9m2/g ;Ni质量百分含量为13. 4%，比表面为33. 8m2/g ;Ni质量百分含量为24. 9%，比表面为24. 8m2/g ;Ni质量百分含量为30 %，比表面为23. 3m2/g ;Ni质量百分含量为34. 8 %，比表面为15. 8m2/g ;Ni质量百分含量为43. 4%，比表面为11. 7m2/g。所述的NiO/MgO固溶体催化剂采用共沉淀或浸溃法制备。有益效果■对Ni含量为(6. 9 43. 4% )NiO/MgO固溶体催化剂，在875°C、H20/CH4比为I下重整过程，甲烷转化率保持在95% 98%间，二氧化碳转化率保持在52% 54%间。■对 NiO/MgO 固溶体催化剂，在 875°C、SV=12600mL/g · h 下，当 H20/CH4 摩尔比从0. 3增大到0. 9时，甲烷转化率相应由45. 1%增大到98. 3%，而二氧化碳转化率从88. 4%降到67. 2%o■对NiO/MgO固溶体催化剂，当反应温度由600°C增大到900°C时，甲烷、二氧化碳转化率分别由19. 2%、-102%增大到的98. 7%,60. 1%0■对 NiO/MgO 固溶体催化剂，在 H20/CH4=1、SV=21800mL/g · h、反应温度 (T) =875°C, IOOh重整反应过程中，甲烷、二氧化碳转化率均在97. 6%和44. 3%左右。实验后催化剂未出现积碳和明显的活性组分烧结。附图说明图I是本专利技术所述镍镁固溶体催化剂不同烧结温度的X射线衍射(XRD)图。(a) NiO-MgO mechanical mixture (b) 700°C (c) 800°C (d) 900°C (e) 1000°C(f) 1100。。。图2是本专利技术所述镍镁固溶体催化剂不同镍含量X射线衍射(XRD)图。(a) MgO, (b)6. 9% NiO/MgO, (c) 13. 4% NiO/MgO, (d)25% NiO/MgO, (e)30% NiO/MgO, (f) 34. 8% NiO/MgO, (g)43. 4% NiO/MgO。图3镍镁固溶体催化剂不同Ni含量对焦炉煤气水蒸气重整性能影响图。图4给出了焦炉煤气中甲烷水蒸气重整水碳比对催化活性的影响图。图5反应温度对焦炉煤气水蒸气重整性能影响图。图6焦炉煤气水蒸气重整镍镁固溶体催化剂稳定性实验图。具体实施例方式下面由实例对本专利技术作进一步说明本专利技术所述的镍镁固溶体催化剂主要包过如下制备方法采用共沉淀和浸溃法制备催化剂。其中，共沉淀制备法又分了常规共沉淀和采用尿素分解均匀共沉淀法。浸溃法的主要制备过程和步骤如下(a)在室温下将一定量镍盐溶解于去离子水中配制成一定浓度的溶液；(b)将氧化镁粉末浸溃于上述混合溶液并在恒温磁力搅拌器上于室温下搅拌12小时，静置12小时后过滤，然后于烘箱110°C下烘干；(c)将其烘干后催化剂放入马弗炉中，以每分钟5°C升温速率程序升温升至800°C保温5小时，保温后将其随炉冷却至室温；(d)焙烧后的催化剂将其研磨成粉、用30KN的压力将其压成片。压好片后再将其造粒用20-40目筛子过筛。本专利技术中所用的金属盐类，有硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐或氯化盐中的任一种，其中最适宜的为硝酸盐。评价试验催化剂评价是在常压固定床气体连续流动反应装置上进行。反应物及产物组成由美国Varian公司生产的GC3800型气相色谱仪进行分析。该气相色谱仪配有FrontT⑶、MicTTCD及Fid三个检测器，分别用于分析反应产物主要含C0，H2, CO2CH4和(卜6的气体。反应前先用10% H2+90% Ar (45mL/min)混合气体于875° C下还原lh，然后在此温度下通入焦炉煤气(焦炉煤气组份58. 2% H2, 31. 5% CH4, 7. 4% CO和2.9% CO2),用微量泵将去离子水定量不断供入350° C的汽化炉，使其汽化成水蒸气并与焦炉煤气混合，混合气中的水和甲烷摩尔比为I : I，空速SV=UeOOmIVg^h,反应温度范围为600° C 900° C。所用催化剂为lg。反应中ch4、co2的转化率用下列公式进行计算CH4 转化率尤(CH4)(%) = Ci7CH4Jn-i7CH4lOm)/i7CH4^x100( J )CO2 转化率I(CO2)(%) = (Fc02 m -FCOi；out)/Fcih mxl00⑵式中ΛΗ4'ιη——进气CH4的流量；4η4_——出气CH4的流量； I7C0^m——进气CO2的流量Ao2,_——出气CO2的流量；实施例I :称取46. 526g Ni (NO3) 2 · 6H20用15ml蒸馏水将其溶解，形成硝酸镍水溶液。然后加入9. 673g MgO于此硝酸镍水溶液中，充分搅拌均匀，混匀后在恒温磁力搅拌器上于室温下充分搅拌12小时，静置12小时后过滤，然后将所得固体放入110本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种NiO/MgO固溶体催化剂在低水碳比下焦炉煤气水蒸气重整制氢法中的应用，其特征在于，所述的NiO/MgO固溶体催化剂中Ni质量百分含量为6.9％～43％，反应中水碳比H2O/CH4=1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志彬，丁伟中，王芳，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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