[发明专利]一种生物质燃气变换甲烷化双功能催化剂及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201711274743.8 申请日: 2017-12-06
公开(公告)号: CN108144627B 公开(公告)日: 2020-12-25
发明(设计)人: 金保昇;董新新;孙漪清;石坤;于磊 申请(专利权)人: 东南大学
主分类号: B01J23/889 分类号: B01J23/889;B01J37/02;B01J37/08;B01J37/34;C10L3/08
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 柏尚春
地址: 211102 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 生物 燃气 变换 甲烷 功能 催化剂 及其 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种变换甲烷化催化剂及其制备方法,本发明催化剂包含活性组分、助剂和载体;所述活性组分包含第一活性组分镍和第二活性组分锰;所述第一活性组分镍按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为5‑30%;所述第二活性组分锰按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为1‑10%;所述助剂为铼,以金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为0.2%‑1.5%。该催化剂制备方法简单,特别适用于低H2/CO生物质燃气,具有较高变换和甲烷化活性。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法,特别涉及一种变换甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

采用气化技术将诸如秸秆之类的生物质固体转化为可燃气体而制得的生物质燃气由于其利用效率高、用途广泛、市场前景好等特点,因此可替代传统化石燃料应用于城镇供气。此种方法用于城镇供气可解决城镇化快速发展过程中的能源支撑问题和秸秆粗放焚烧带来的环境问题,具有良好的经济效益和社会效益。城镇燃气对于热值和CO含量均有苛刻要求。以GB/T 13612-2006《人工煤气》国家标准为参考,将热值和CO体积分数作为参数要求,标准规定:一类气的热值需大于14MJ/Nm3,CO含量需小于10%;二类气的热值需大于10MJ/Nm3,CO含量需小于20%。生物质燃气由于原料来源、气化介质和操作条件的不同,其H2/CO比值变化范围较大。尤其对于H2/CO比值小于1的生物质燃气,其低位热值通常小于10MJ/Nm3而CO含量一般在20-40%,若直接作为城镇燃气使用则明显存在热值偏低而有毒有害气体CO含量过高的问题。

为了使上述低H2/CO生物质燃气符合标准中针对热值和CO含量的要求,在技术路线上常采用水气变换和甲烷化工艺加以解决。传统诸如煤制天然气以及合成氨精脱除CO工艺流程,都会使用串联水气变换和甲烷化反应单元的方法,其弊端在于设备投资大、工艺流程复杂、可控性低和影响因素多。如若将水气变换反应单元和甲烷化反应单元整合,不仅能够降低系统能耗,而且可以简化工艺流程,节省设备投资。因此,开发具有变换和甲烷化双功能的催化剂显得尤为重要。

现有及工业上使用的催化剂以具有甲烷化和变换单一功能的催化剂居多,而同时拥有变换甲烷化双功能的催化剂公开报导较少。CN105925328A公布了一种高CO含量原料气耐硫变换-甲烷化制取天然气的生产工艺,在第一和第二反应器内使用钴钼系耐硫变换甲烷化催化剂,所述催化剂以镁铝尖晶石为载体,氧化钴和氧化钼为活性组分,氧化铈为活性助剂。但该催化剂制备方法繁琐耗时,仅镁铝尖晶石载体制备就需要用蒸汽养护10-12小时,且催化剂仅适用于含硫粗煤气,在使用时需要预硫化,并不适用于生物质燃气体系。此外,现有技术在制备催化剂时均采用传统焙烧方式,耗时3-4小时,一定程度上延长了催化剂的制备周期。

发明内容

发明目的:本发明提供一种生物质燃气变换甲烷化双功能催化剂及其制备方法,该催化剂特别适用于低H2/CO生物质燃气,在保持较高变换和甲烷化活性的前提下,具有制备工艺简单的特点。

技术方案:本发明所述一种变换甲烷化催化剂,包含活性组分、助剂和载体;所述活性组分包含第一活性组分镍和第二活性组分锰;所述第一活性组分镍,按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为5-30%;所述第二活性组分锰,按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为1-10%;所述助剂为铼,以金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为0.2%-1.5%。

上述催化剂中,所述第一活性组分镍,按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为15-20%;所述第二活性组分锰,按金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为3-5%;所述助剂为铼,以金属元素质量计,与催化剂的质量百分比为1%-1.5%。

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