[發明專利]一種鈣鈦礦負載鎳基的甲烷化催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110336259.X
• 申請日: 2011-10-28
• 公開（公告）號: CN102513115A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 蘇發兵;古芳娜;賈春苗;高加儉;王瑩利;許光文;翟世輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/755;B01J23/835;B01J23/889;C07C9/04;C07C1/04
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳慧珍

技術領域

本發明涉及甲烷化催化領域，具體地，本發明涉及一種鈣鈦礦負載鎳基的合成氣完全甲烷化催化劑及其制備方法。

背景技術

我國是一個“富煤、貧油、少氣”的國家，長期以來，我國的一次能源消費結構中煤炭都占據著主要地位。但是，耗煤的80％左右通過燃燒直接轉化，熱能利用率低，同時排放大量污染物。因此，發展高效、低碳、潔凈的煤炭資源利用技術具有十分重要的意義。煤制甲烷熱能有效利用率較高，不僅有利于煤炭的高效潔凈綜合利用，也為我國天然氣缺口的補充提供一條切實可行的途徑。另外，我國的煤炭資源主要分布在新疆、內蒙古等邊遠地區，但是受到鐵路公路系統運力和高額成本的限制，開發利用難度較大。近年來國家戰略性地大力鼓勵將這些煤炭資源就地轉化為高品質的天然氣，通過已有的或規劃建設中的天然氣管道進行輸送。

煤通過氣化可制得合成氣，也可通過熱解轉化為熱解氣、焦油和半焦，這些合成氣、熱解氣中均含有大量的CO和H₂，經過變換和凈化等工藝后，通過甲烷化過程可以制備甲烷燃氣。合成氣甲烷化過程主要涉及如下反應：

CO+3H₂→CH₄+H₂O??ΔrHm＝-206kJ/mol

合成氣甲烷化過程是一個氣體分子數減少的反應，高壓將有利于CH₄的生成；同時該反應為強放熱反應，催化劑床層內的瞬時飛溫，易導致甲烷化催化劑燒結而失去活性。此外，由于甲烷化反應本身很容易使催化劑因積碳和熱燒結而快速失活，催化劑的抗積碳性能和耐高溫性能將直接影響催化劑的壽命。含CO和H₂混合氣甲烷化反應過程還包括其他多種副反應，甲烷化催化劑的選擇性也是一個非常重要的參數指標。因此，開發一種催化活性高，并且能夠在高溫、高壓下長時間穩定工作的甲烷化催化劑是合成氣甲烷化工藝的關鍵因素之一。

盡管國內外關于甲烷化催化劑的研究已經相當多，有部分催化劑已經有了大規模工業項目或者示范項目的使用經驗，但并不是所有的甲烷化催化劑都適用于煤制天然氣項目。有相當數量的甲烷化催化劑主要用于凈化合成氨工藝或者燃料電池原料氣中的少量CO，防止催化劑中毒；在這些原料中，CO的濃度通常小于1％，甲烷化的負荷不大，與煤制天然氣項目的情況完全不同。還有部分甲烷化催化劑是用于焦爐煤氣的甲烷化，焦爐煤氣中甲烷的含量很高(23％～27％(體積比))，CO的含量通常在5％～8％，甲烷化的負荷也比較小。另一種甲烷化催化劑是用于水煤氣部分甲烷化制備城市燃氣，通常不需要將水煤氣中的CO完全甲烷化，只要達到城市燃氣標準要求的熱值和CO最高含量(通常是10％)即可，因此其對催化劑的要求與煤制天然氣(要求產品氣中甲烷含量大于95％)也是完全不同的。因此，開發新型的、具有實用意義的煤制天然氣項目完全甲烷化催化劑具有重要的意義。