專利名稱：鎳基催化劑的制備方法
所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種鎳基催化劑的制備方法，該催化劑用于甲烷部分氧化反應(yīng)制合成氣。
鎳基催化劑的載體為Al2O3或SiO2，活性組分為鎳。鎳與Al2O3或SiO2的質(zhì)量比是1-25％。催化劑粒徑在4-10nm，比表面積為300-900m2g-1。
一種鎳基催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括將硝酸鎳水溶液，由正辛烷、聚氧乙烯9-10辛基苯基醚和正己醇組成的溶液，異丙醇鋁或正硅酸四乙酯相混合，在20-60℃下攪拌；然后經(jīng)抽濾，洗滌，干燥和焙燒制得催化劑。
正辛烷和聚氧乙烯9-10辛基苯基醚的質(zhì)量比為2-10。
正己醇和聚氧乙烯9-10辛基苯基醚的質(zhì)量比為1-5。
硝酸鎳水溶液，其摩爾濃度為0.2-1.0mol/l。
硝酸鎳水溶液和由正辛烷、聚氧乙烯9-10辛基苯基醚和正己醇組成的混合溶液的體積比為2-8。
異丙醇鋁或正硅酸四乙酯的加入量為固體硝酸鎳質(zhì)量的5-12倍。
由正辛烷、聚氧乙烯9-10辛基苯基醚和正己醇組成的混合溶液在此反應(yīng)中作為“油相”，與硝酸鎳水溶液的“水相”可以均勻混合，形成澄清、透明的溶液，從而使鎳原子較高的分散在溶液中，此溶液可稱為微乳化溶液?！坝拖唷比芤阂部煞Q為微乳化介質(zhì)。
本發(fā)明所制得的催化劑用于甲烷部分氧化反應(yīng)制合成氣，在常壓、反應(yīng)溫度為600-800℃、空速為6000-15000mlg-1h-1操作條件下，固定床反應(yīng)器中，具有較高的反應(yīng)活性，CH4轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.3％，CO選擇性可達(dá)97.1％，H2選擇性可達(dá)100％(以上是指最好結(jié)果)。催化劑還具有抗積炭性和高溫穩(wěn)定性。
本發(fā)明的突出特點(diǎn)是(1)用此法制得的催化劑與傳統(tǒng)浸漬法相比有更小的粒徑，更大的比表面積。此法所得的催化劑粒徑在4-10nm，比表面積為300-900m2g-1。(2)此制備方法所需時(shí)間比浸漬法短。(3)此法工藝簡(jiǎn)單且原料廉價(jià)易得，有大規(guī)模生產(chǎn)的可能。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1將0.6245克Ni(NO3)2·6H2O溶于7ml蒸餾水中，形成硝酸鎳水溶液，然后加入到由聚氧乙烯9-10辛基苯基醚20ml，正辛烷18ml，正己醇5ml形成的混合溶液中。待混合均勻后加入7克異丙醇鋁，在50℃下攪拌3小時(shí)，后經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥后于600℃空氣氣氛下焙燒4小時(shí)，即得到成品催化劑。測(cè)得所得催化劑粒徑為8.2nm，比表面積為357m2g-1.
實(shí)施例2將2.014克Ni(NO3)2·6H2O溶于10ml蒸餾水中，形成硝酸鎳水溶液，然后加入由聚氧乙烯9-10辛基苯基醚34ml，正辛烷20ml，正己醇15ml形成的混合溶液。待混合均勻后加入20ml正硅酸四乙酯，在50℃下攪拌2小時(shí)，后經(jīng)抽濾，洗滌，80℃干燥過(guò)夜后于600℃空氣氣氛下焙燒2小時(shí)，即得到成品催化劑。測(cè)得所得催化劑粒徑為5.6nm，比表面積為804m2g-1.
實(shí)施例30.8034克Ni(NO3)2·6H2O溶于8ml蒸餾水中，催化劑的制備過(guò)程同實(shí)施例1。
取0.4克30-50目該催化劑置于直徑6mm的石英管反應(yīng)器中，通入2∶1的甲烷和氧氣，其空速為8400mlg-1h-1，在常壓下程序升溫連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)果列于表1。
表1、不同溫度下甲烷部分氧化的甲烷轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性溫度 XCH4(％) YCO(％) YCO2(％) YH2(％)(℃)600 62.3 63.2 36.8 89.8650 74.0 76.7 23.3 94.5700 87.9 89.0 11.0 99.9750 92.3 91.9 8.1100800 95.8 95.0 5.0100XCH4CH4轉(zhuǎn)化率YCOCO選擇性YCO2CO2選擇性YH2H2選擇性實(shí)施例41.024克Ni(NO3)2·6H2O溶于8ml蒸餾水中，催化劑的制備過(guò)程同實(shí)施例1。
取0.4克30-50目該催化劑，采用實(shí)施例3的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表2。
表2、不同溫度下甲烷部分氧化的甲烷轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性溫度 XCH4(％) YCO(％) YCO2(％)YH2(％)(℃)600 66.0 67.8 32.8 92.3650 76.4 82.5 17.5 96.3700 91.2 92.3 7.7 98.9750 95.7 95.0 5.0 100
80099.3 97.1 2.9 100XCH4CH4轉(zhuǎn)化率YCOCO選擇性YCO2CO2選擇性YH2H2選擇性而且用此方法制備的Ni/Al2O3和同一擔(dān)載量的用傳統(tǒng)浸漬法制備的Ni/Al2O3在750℃時(shí)，同樣反應(yīng)20小時(shí)后，測(cè)其積炭量發(fā)現(xiàn)前者為0.5％，而后者為0.9％。
實(shí)施例51.2036克Ni(NO3)2·6H2O溶于8ml蒸餾水中，催化劑的制備過(guò)程同實(shí)施例1。
取0.4克30-50目該催化劑，采用實(shí)施例3的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表3。
表3、不同溫度下甲烷部分氧化的甲烷轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性溫度 XCH4(％) YCO(％) YCO2(％) YH2(％)(℃)600 66.1 66.8 33.2 91.5650 76.2 83.7 16.3 97.1700 92.3 90.3 9.799.7750 94.4 95.1 4.999.4800 98.3 96.7 3.398.5XCH4CH4轉(zhuǎn)化率YCOCO選擇性YCO2CO2選擇性YH2H2選擇性實(shí)施例61.4056克Ni(NO3)2·6H2O溶于8ml蒸餾水中，催化劑的制備過(guò)程同實(shí)施例1。
取0.4克30-50目該催化劑，采用實(shí)施例3的反應(yīng)裝置和反應(yīng)條件。反應(yīng)結(jié)果列于表4。
表4、不同溫度下甲烷部分氧化的甲烷轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的選擇性溫度 XCH4(％) YCO(％) YCO2(％) YH2(％)(℃)600 63.3 63.9 36.1 89.9650 74.9 77.4 22.6 95.7700 85.7 87.2 12.8 99.3750 92.2 92.0 8.0100800 96.6 94.9 5.1100XCH4CH4轉(zhuǎn)化率YCOCO選擇性YCO2CO2選擇性YH2H2選擇性
權(quán)利要求
1.一種鎳基催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括將硝酸鎳水溶液，由正辛烷、聚氧乙烯9-10辛基苯基醚和正己醇組成的溶液，異丙醇鋁或正硅酸四乙酯相混合，在20-60℃下攪拌；然后經(jīng)抽濾，洗滌，干燥和焙燒制得催化劑。
2.如權(quán)利要求書1所說(shuō)的方法，其特征在于正辛烷和聚氧乙烯9-10辛基苯基醚的質(zhì)量比為2-10。
3.如權(quán)利要求書1所說(shuō)的方法，其特征在于正己醇和聚氧乙烯9-10辛基苯基醚的質(zhì)量比為1-5。
4.如權(quán)利要求書1所說(shuō)的方法，其特征在于硝酸鎳水溶液的摩爾濃度為0.2-1.0mol/l。
5.如權(quán)利要求書1或4所說(shuō)的方法，其特征在于硝酸鎳水溶液和由正辛烷、聚氧乙烯9-10辛基苯基醚和正己醇組成的混合溶液的體積比為2-8。
6.如權(quán)利要求書1所說(shuō)的方法，其特征在于異丙醇鋁或正硅酸四乙酯的加入量為固體硝酸鎳質(zhì)量的5-12倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鎳基催化劑的制備方法，催化劑用于甲烷部分氧化反應(yīng)制合成氣。制備方法包括將硝酸鎳水溶液，由正辛烷、聚氧乙烯9－10辛基苯基醚和正己醇組成的溶液，異丙醇鋁或正硅酸四乙酯相混合，在20－60℃下攪拌；然后經(jīng)抽濾，洗滌，干燥和焙燒制得催化劑。制備的催化劑與傳統(tǒng)浸漬法相比有更小的粒徑，更大的比表面積。在常壓、反應(yīng)溫度為600－800℃、空速為6000－15000mlg
文檔編號(hào)B01J23/755GK1403195SQ0212993
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者王曉來(lái), 索繼栓, 許珊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所