[发明专利]一种大型化高压氨分解催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种大型化高压氨分解催化剂的制备方法，该催化剂以Al₂O₃、MgO为载体，以稀土金属为助剂，以镍、铁为主要活性组分。其主要质量百分比分别为：NiO：15%～30%，Fe₂O₃：10%～30%，Al₂O₃：35%～50%，MgO：10%～30%，稀土金属氧化物：0.5%～3%。该催化剂具有活性组分分散性好，热稳定性好，在高空速、高压力和低温下氨分解高，制造过程安全环保等特点，大大降低了大型氨分解设备的投资和能耗。

技术领域

本发明属于氨分解催化技术领域，特别涉及一种用于大型化高压条件氨分解催化剂及其制备方法。在工业上能够很好的提高氨分解的效率及降低氨分解的温度。

背景技术

氨气是一种化学储氢材料，具有储氢量高、易液化以及能量密度高等优点，在适宜的条件下，会裂解成不含CO和CO₂的氢气。不可否认的是，氨作为氢源用于质子交换膜燃料电池也曾引起人们的担忧，担忧之一是氨气泄露可能会引发中毒，但它的刺激性气味恰好使之可以在安全的范围内就能被检测到，极大的降低了使用过程中的风险,而且氨的毒性较低。担忧之二是氨气的合成过程本身就耗能很高，再考虑到氨裂解耗能，可能会得不偿失。需要强调的是，合成氨技术经过两个世纪的发展已经非常成熟，能量利用率高，而且氨合成消耗的能量很大一部分成为了氨的化学能。这样来看，氨与甲醇、乙醇等氢源没有本质区别。氨裂解是个吸热反应，耗能约54.4kJ/mol，氢氧反应生成水释放的能量约为285.8kJ/mol。通过计算得到，每摩尔氨气裂解所需要的能量与每摩尔氨气裂解产生的氢气经氧化燃烧所释放的能量的比例理论上是1:7.88。因此，氨裂解制氢理论分析和经济分析都是可行的。

氨是一种成本低廉的化工原料，具有易于压缩和液化、方便储运、燃烧不产生CO和CO₂等优点，以质量储氢密度高和体积储氢密度大两大优势，正在成为具有发展前景的氢运输载体。目前市场上的氨裂解制氢装置都是小规模装置（≤2000Nm³/h），大规模氨裂解制氢装置（≥10×104Nm³/h）还没有工业化的应用案例。

传统氨裂解制氢催化剂仅应用于小型化装置，因在新型大型化装置低温、高压工况下会出现氨裂解率下降的缺点。从催化反应原理进行热力学平衡分析，重新设计催化剂组成、制备方式以及成型方法，提供一种低成本工艺简单，转化率高，低温活性好的氨分解催化剂用于氨分解大型化具有重要意义。

发明内容

本发明目的是提供一种用于大型化氨分解的复合组分催化剂。该催化剂具活性组分分散性好，低温活性高，稳定性高等功能。

为了实现以上发明目的，本发明的具体技术方案为：

一种大型化氨分解催化剂，以Al₂O₃、MgO为载体，以稀土金属为助剂，以镍、铁为主要活性组分。活性组分以NiO、Fe₂O₃形式存在该催化剂中，各物质的质量百分比分别为：NiO：15%～30%，Fe₂O₃：10%～30%，Al₂O₃：20%～40%，MgO：10%～30%，稀土金属氧化物：0.5%～3%，总质量百分含量之和为100%。

作为本申请中一种较好的实施方式，该催化剂中，各物质的质量百分比分别为NiO:20%～30%，Fe₂O₃：10%-20%，Al₂O₃:20%～40%， MgO：10%～30%，稀土金属氧化物：2%～3%，总质量百分含量之和为100%。

作为本申请中一种较好的实施方式，稀土金属优选铈。