專利名稱：一種甲醇水蒸氣重整制氫催化劑及其應用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種甲醇水蒸氣重整制氫催化劑及其應用方法。
隨著生產和科學技術的迅速發(fā)展，氫氣的用途越來越廣泛，從石油煉制、化工、治金工業(yè)，到電子、電力、建材、氣象、航天等行業(yè)都得到廣泛使用。氫氣的需求量是較其他工業(yè)氣體增長最快的氣體之一。氫氣既是一種功能材料，也是一種能源材料。在即將來臨的下一世紀，人類面臨能源危機和環(huán)境污染問題日益嚴峻，開發(fā)新能源，尋找代用燃料是當務之急。而以氫氣為燃料的燃料電池，是一種可移動的、高效的動力源，具有起動方便、比功率大、污染小等優(yōu)點，顯示出重大的應用前景。
目前，工業(yè)上制氫的方法主要有水電解法、烴類水蒸氣轉化法、氨分解法、水煤氣轉化法、甲醇裂解法等，其中甲醇水蒸氣重整反應，是甲醇裂解制氫法中氫含量最高的反應，具有成本低、條件溫和、無腐蝕、產物成分少、易分離等特點，可滿足燃料電池和其它氫氣用戶對氫源的要求。特別是當燃料電池用于醫(yī)院、機場、數(shù)據(jù)中心、軍用設施和機動車輛獨立提供電源時，以甲醇水蒸氣重整制氫更具市場競爭力。目前，國內使用的甲醇水蒸氣重整制氫催化劑，大多是合成甲醇用的Cu-Zn-Al催化劑，它們的使用溫度都比較高，如近期文獻報道的蘭州化物所開發(fā)的MWC-610催化劑、齊魯石化院開發(fā)的QMH-01雙功能催化劑，其使用溫度都在260-300℃。
本發(fā)明的目的在于提供一種使用溫度低的甲醇水蒸氣重整制氫催化劑及其應用方法。
本發(fā)明的催化劑原子比組成為Cu．1．0La 0．02-0．5Zr 0．15-1．0Fe 0-0．5本發(fā)明催化劑的制備方法(1)共沉淀法即將一定濃度的硝酸銅、硝酸鑭、硝酸鐵、氧氯化鋯的混合溶液與碳酸鈉溶液或氨水，在80℃恒溫、攪拌條件下，采用并流共沉淀法，將兩者混合沉淀。沉淀過程中，pH值控制在11左右，待沉淀完畢后，老化2小時。將沉淀好的催化劑漿料過濾，用60℃的蒸餾水洗滌至無氯離子，120℃干燥，350℃煅燒2小時后，制得催化劑。
(2)共沉淀與浸漬相結合法即將一定濃度的硝酸銅、硝酸鑭、氧氯化鋯的混合溶液與碳酸鈉溶液或氨水，在80℃恒溫、攪拌條件下，采用并流共沉淀法，將兩者混合沉淀。沉淀過程中，PH值控制在11左右，待沉淀完畢后，老化2小時。將沉淀好的催化劑漿料過濾，用60℃的蒸餾水洗滌至無氯離子，120℃干燥，350℃煅燒2小時后，制得催化劑載體。將一定濃度的硝酸鐵浸漬在催化劑載體上，制得催化劑。
本發(fā)明的催化劑是在常壓下，以水醇摩爾比1-3的甲醇水溶液為原料，空速為1-2．5h-1，225-260℃的條件下反應。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1．甲醇水蒸氣重整反應溫度低，反應溫度范圍為225-260℃，在230℃時，甲醇的轉化率在98％以上。
2．反應副產物少，穩(wěn)定性好。
實施例1(1)將硝酸銅、硝酸鑭、氧氯化鋯分別溶于蒸餾水配成0．2g／ml的溶液，按原子比Cu∶La∶Zr=1．0∶0．15∶1．0的比例稱取各組分后，配成600ml硝酸銅、硝酸鑭、氧氯化鋯的混合液；(2)將無水碳酸鈉溶于蒸餾水配成0．2g／ml的溶液；(3)在80℃恒溫、攪拌下，采用并流共沉淀法，將(1)、(2)溶液混合沉淀。沉淀時，PH值控制在11左右，等沉淀完畢后，老化2小時，(4)將上述沉淀好的催化劑漿料過濾，用60℃蒸餾水洗滌至無氯離子，120℃干燥12小時，350℃煅燒2小時，制得催化劑A。
實施例2按原子比Cu∶La∶Zr∶Fe=1．0∶0．24∶0．15∶0．05的比例稱取各組分后，配成600ml硝酸銅、硝酸鑭、硝酸鐵、氧氯化鋯的混合液，其余同實施例1，制得催化劑B。
實施例3(1)將硝酸銅、硝酸鑭、硝酸鐵、氧氯化鋯分別溶于蒸餾水配成0．1g／ml的溶液，按原子比Cu∶La∶Zr∶Fe=1．0∶0．025∶0．67∶0．13的比例稱取各組分后，配成600ml硝酸銅、硝酸鑭、氧氯化鋯的混合液；(2)、(3)、(4)步驟同實施例1，制得催化劑載體(5)將按上述原子比稱取的硝酸鐵溶液浸漬在上述制備好的催化劑載體上，浸漬12小時后，烘干，350℃煅燒2小時，制得催化劑C。
實施例4按原子比Cu∶La∶Zr∶Fe=1．0∶0．48∶1．0∶0．45的比例稱取各組分后，配成600ml硝酸銅、硝酸鑭、硝酸鐵、氧氯化鋯的混合液，其余同實施例1，制得催化劑D。
各實施例制得的催化劑評價催化劑活性評價是在常壓固定床流動體系中進行，反應條件如表1。反應前用氫氣在350℃下還原2小時，臨氫降溫至200℃，切物甲醇水溶液升溫至230℃，反應1小時后，取樣分析。反應尾氣經冷井冷浴后，在炭分子篩柱上，用熱導檢測器進行在線分析；反應后液體在GDX-103柱上，用氫火焰檢測器進行分析。反應結果如表1表權利要求
1．一種甲醇水蒸氣重整制氫催化劑其特征在于原子比組成為Cu 1．0 La 0．02-0．5 Zr 0．15-1．0 Fe 0-0．5。
2．根據(jù)權利要求1所述的一種甲醇水蒸氣重整制氫催化劑的應用方法，其特征在于是在常壓下，以水醇摩爾比1-3的甲醇水溶液為原料，空速為1-2．5h-1，225-260℃的條件下反應。
全文摘要
一種甲醇水蒸氣重整制氫催化劑的原子比組成為:Cu1.0,La0.02—0.5,Zr0.15—1.0,Fe0—0.5。該催化劑適用于常壓下,以水醇摩爾比1—3的甲醇水溶液為原料,空速為1—2.5h
文檔編號C01B3/40GK1280954SQ0012157
公開日2001年1月24日 申請日期2000年8月14日 優(yōu)先權日2000年8月14日
發(fā)明者孫予罕, 任杰, 李永紅, 吳貴升 申請人:中國科學院山西煤炭化學研究所