[发明专利]一种蛭石负载的镍基催化剂的制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型镍基催化剂的制备及用途，特别是一种蛭石负载的镍基催化剂的制备方法及其在甲烷或天然气重整制合成气方面的应用。

背景技术

蛭石（Vermiculite）是一种可膨胀的含镁的水铝硅酸盐类层状矿物，外形似云母，由黑云母、金云母、绿泥石等矿物风化或热液蚀变而来。因其受热失水膨胀时呈挠曲状，形似水蛭，故名蛭石。通常，蛭石属单斜晶系，呈片状，其最重要的性质是加热会发生膨胀。蛭石经高温膨胀后形成膨胀蛭石。蛭石的主要化学成份含量为：SiO₂ 37-42%，MgO 11-23%，Al₂O₃ 9-17%，Fe₂O₃ 5-18%，K₂O 1-6%，CaO 1-5%，TiO₂ 1-3%，H₂O 5-11%。

世界拥有蛭石储量约6亿吨，其中我国和俄罗斯储量约占三分之二，其它主要分布在美国和南非。我国蛭石分布较广，主要有新疆、河北、内蒙、辽宁、山西、陕西等省区。规模最大、最具代表性的是新疆尉犁县且干布拉克蛭石矿，其储量占全国总储量的90%以上，居世界第二（仅次于南非），远景储量为1亿吨。

蛭石因具有优良的阳离子交换、吸附和热膨胀性能，可作为一种优良的保温、隔热、吸音、耐冻蚀建筑材料、新型涂料及工业填料，已被广泛应用于建筑、节能、化工、环保、农业和园艺等领域。近年来，世界一些经济发达国家对蛭石的需求量逐年增加。据推测，世界蛭石需求量将以每年5％的速度递增，可见蛭石的开发具有相当的潜力。同时，蛭石可广泛地应用于建筑、冶金、化工等行业，且成本低，某些材料的研制工艺也比较简单，性能优越，因此，蛭石的开发前景极其广阔。

目前，国内外关于蛭石的专利和文献多数是在上述领域里的应用，作为载体用于负载型催化剂制备方面少有研究，尤其是用于甲烷或天然气催化重整制合成气方面，至今未见相关报道。中国专利CN101007635A报道了一种有机柱撑蛭石介孔材料的制备方法及应用，采用超声技术在蛭石矿物层间域中导入了有机柱化剂，该介孔材料可用来去除废水中的环境污染物。中国专利CN101357322A公布了一种过渡金属化合物负载蛭石吸附剂的制备方法，用于燃煤烟气或者其他工业尾气中气态单质汞的吸附净化。中国专利CN101015804A公开了一种膨胀蛭石负载的非晶态合金催化剂的制备方法并应用于加氢反应，对不饱和烃类如环丁烯砜和二甲基紫脲酸的加氢反应有很高的低温活性。

随着煤和石油资源的日益减少，国家加大了与石油储量相当的天然气资源的开发，如何有效地利用天然气成为了热点。甲烷作为天然气的主要成分，是C1化工最重要的原料，将甲烷催化重整转化成合成气是有效利用天然气的方法之一。合成气作为羰基合成和费托合成等过程的重要化工原料，将甲烷催化重整转化成合成气可同时有效利用甲烷和二氧化碳这两大温室气体，缓和温室效应，改善人类生存环境，又可为C1化工提供廉价原料，是合理利用天然气、缓解能源危机又节约能源、同时减少温室气体的一条有效途径。

用于甲烷重整制合成气的催化剂活性成分主要有过渡金属和贵金属。其中，贵金属催化剂用于甲烷重整反应，可在较低的温度下获得较好的催化效果，但是 成本太高，工业应用受限。过渡金属，特别是镍催化性能仅次于铑，价格相对低廉，因此具有很好的应用前景，国内外大部分研究都是围绕镍催化剂进行的。

用于研究甲烷重整反应的负载型金属催化剂载体主要是Al₂O₃、SiO₂、MgO、TiO₂及稀土氧化物等，载体的酸碱性质及载体与金属活性组分相互作用的不同，都可以导致催化剂活性、稳定性和抗积炭性能的差异。

发明内容

本发明的目的是提供一种蛭石负载的镍基催化剂的制备方法及用途，该方法中所述的催化剂以蛭石为载体，以镍为活性组分，采用浸渍法制备。该方法具有制备方法简单，批量制备重复性好，催化活性高、稳定性好、使用安全等特点，适宜工业化生产。通过本发明所述方法获得的催化剂应用于天然气或甲烷催化重整制合成气反应中。

本发明所述的一种蛭石负载的镍基催化剂的制备方法，该催化剂由活性组分镍和载体蛭石组成，采用浸渍法制备，具体操作按下列步骤进行：

a、按重量百分比镍1%-25%的含量配制相应浓度的镍溶液，将蛭石放入配制好的镍溶液中浸渍6-24h；