高性能甲烷催化重整制氢催化剂的研究进展.pdf

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1、化工设计通讯研究与开发第42卷第5期ChemicalEngineeringDesignCommunicationsResearchandDevelopment2016年5月高性能甲烷催化重整制氢催化剂的研究进展贺　隽（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心，广东广州510530）摘　要：对高性能甲烷催化重整制氢催化剂的研究现状做了梳理，包括催化剂的种类、不同载体、不同助剂等，高性能Ni系催化剂的开发是甲烷催化重整制氢工艺的关键技术。关键词：催化；制氢；载体中图分类号：TQ116.2文献标志码：A文章编号：1003–6490（2016）05–0129–02

2、AdvancesinCatalyticReformingofHighPerformanceMethaneforHydrogenProductionHeJunAbstract：Forhighperformanceofmethanecatalyticreformingresearchstatusofcatalystsforhydrogenproductionbycombs，thetypesofcatalysts，differentcarriers，differentadditives，thedevelopmentofhighperformanceNicatal

3、ystismethanecatalyticreforminghydrogenproductionprocesshasthekeytechnology.Keywords：catalysis；hydrogenproduction；carrier1甲烷催化重整制氢催化剂的种类20wt%Ni/ZrO2（500℃）镍、钴、钯、铂、铑、钌、铱等元素属于过渡族金属元素和贵金属元素，这些元素可与生产负载型催化剂催化重整法甲烷水蒸气制氢反应。近年来，绝大多数的催化剂可以分为两个种类，一种是20wt%Ni/Al2O3（700℃）负载型催化剂，这种催化剂是以镍和钴金属为主的复合

4、金属氧化物，或者是其负载在氧化镁、氧化铝、氧化硅上的负载20wt%Ni/SiO2型催化剂。另一种催化剂由钯、铂、铑、钌、铱等贵金属负（500℃）Hydrogenproduced/arb.unit载在氧化铝、氧化硅、氧化镁以及氧化锆等陶瓷材料并与稀土族金属氧化物进行复合而制备的复合催化剂。0123452不同载体的Ni系催化剂的研究Time-on-stream/h金属负载型催化剂的主要结构是负载型催化剂的骨架结构，这种骨架结构既能起到催化剂活性成分的支持作用又可图1500℃下Ni/Al2O3，Ni/SiO2，Ni/ZrO2催化剂稳定性比较增大活性的催化组分与反

5、应物的接触面积，与此同时，催化100剂的强度得到了提升。有些催化剂体系中催化剂载体不仅仅为90）80催化剂提供支撑作用，并且直接参与催化作用。KoheiUrasak%70（等[1]对镍金属负载在钙钛矿骨架上的催化剂进行了研究，与6050Ni/α-Al2O3型复合催化剂在制氢率以及抗积碳能力上进行了403Ni/Ce-ZrO210Ni/Ce-ZrO2对比。在温度800℃，压强0.1MPa，水和甲烷的摩尔比为2∶1Conversion43015Ni/Ce-ZrO22020Ni/Ce-ZrO的条件下进行了重整反应，得出了如下结论：铝酸镧和钛酸CH21030Ni/C

6、e-ZrO2锶的晶体结构中氧原子促进了金属Ni上的CHx碎片与水分0050100150200子的反应。并且当水和甲烷的摩尔比为1时，进行反应24h后Timeonstream（min）对比，Ni/α-Al2O3型复合催化剂催化反应物转化效率明显下图2不同Ni含量的Ni/Ce-ZrO2催化剂的甲烷转化率降，有83％下降到75％而Ni/LaAlO3催化转化率较为稳定，在3添加助剂的Ni系催化剂的研究77%80％范围内，并没有出现转化率下降。稀土金属元素常常用于催化剂的改性，加入稀土的镍系催[2]YasuyukiMatsumura等用制备了以氧化铝、氧化硅、氧化剂

7、增强了稳定性与选择性，催化剂中的活性镍组分分散度化锆为载体的镍基催化剂。如图1所示，Ni/SiO2催化剂使用和抗积炭性能均有了明显提高，Ni/Al2O3经La2O3改性后，由4h后催化效率基本降为0，而Ni/ZrO2催化剂催化性能稳定。于催化剂内部表面积增加，单位体积比表面积变大，催化效Ni/Al2O3催化剂需要在特定条件下进行催化反应，并且催化效率也随之增加。Hyun-SeogRoh等[4]利用AlO和Ce-ZrO催232率仍低于Ni/ZrO2催化剂的催化效率。化剂制备成核壳包覆的复合结构，成功的制备了Ni/Ce-ZrO2/[3]Wen-ShengDon

8、g等研究了以Ce-ZrO2作载体的Ni催化θ-Al2O3催化剂，下