[發明專利]一種多孔結構的鎳鋯甲烷化催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310377354.3
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103418387A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 任軍;秦翔;秦志峰;韓軼
• 申請（專利權）人: 山西潔泰達煤化工工程有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;B01J35/10
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種多孔結構的鎳鋯甲烷化催化劑的制備方法，屬合成天然氣甲烷化催化劑的制備及應用的技術領域。

背景技術

煤炭是一種重要的能源和化工原料，用煤炭燃燒發電、取暖是最常見的工業應用方式，但是大量的二氧化碳排放造成了嚴重的環境問題，煤炭經過氣化和甲烷化反應轉變為合成天然氣可以緩解直接燃燒帶來的環境問題，同時可以作為非常規天然氣的重要補充，在合成天然氣的過程中，甲烷化反應是一個關鍵的工藝過程，在甲烷化反應過程中必須使用催化劑；目前使用的催化劑有若干形式，例如GB2077613A專利，使用MCR-2X甲烷化催化劑；例如US4455361專利，使用CRG甲烷化催化劑；例如CN101391218A，CN101380581A專利，其合成方法存在局限，活性組分負載量受到限制，焙燒過程中活性組分會遷移；例如CN102259004A，CN102114425A專利，催化劑比表面積較小，易發生燒結團聚。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術存在的技術弊端，采用硝酸鎳、硝酸鋯為原料，碳微球為模板，制成凝膠混合物，經微波加熱反應，燒結脫碳，制成大比表面積、高活性的多孔結構的鎳鋯甲烷化催化劑，以大幅度提高催化劑的催化性能。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：硝酸鎳、硝酸鋯、碳微球、去離子水、乙醇、氮氣、氧氣，其組合準備用量如下：以克、毫升、厘米3為計量單位

制備方法如下：

(1)精選化學物質材料

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度控制：

（2）制備凝膠

凝膠的制備是在三口燒瓶內進行的，是在加熱、水浴、攪拌、水循環冷凝狀態下完成的；

①原料混合

稱取硝酸鎳11.89g±0.01g，硝酸鋯17.04g±0.01g，碳微球1.6g±0.01g；量取去離子水200mL±10mL、乙醇100mL±10mL；放入三口燒瓶中混合；

②將三口燒瓶置于水浴鍋中，水浴鍋內的水浴水要淹沒三口燒瓶體積的4/5；

③在三口燒瓶上由左至右依次插入加液漏斗、攪拌器、水循環冷凝管；

④開啟水浴鍋加熱器、攪拌器、水循環冷凝管；

加熱溫度80±2℃，加熱、攪拌、水循環冷凝時間為600min；三口燒瓶內的化學物質形成夾雜碳微球的凝膠；三口燒瓶內的化學物質在加熱、攪拌、水循環冷凝狀態下將發生化學反應，反應式如下：

式中：Ni(OH)₂↓：氫氧化鎳凝膠

ZrO(OH)₂↓：氫氧化鋯凝膠

C₂H₅OH↑：乙醇氣體

H₂O↑：水蒸氣

HNO₃↑：硝酸氣體

⑤形成凝膠后，關閉水浴鍋加熱器、攪拌器及水循環冷凝管，并將三口燒瓶內的凝膠倒入燒杯中，自然冷卻至25℃；

(3)干燥

將盛有凝膠的燒杯置于烘箱中干燥，干燥溫度為90℃，干燥時間300min，干燥后成固相干凝膠；

(4)研磨、過篩

將固相干凝膠用瑪瑙研缽、研棒進行研磨，然后用120目的篩網過篩，研磨、過篩重復進行，研磨后成細分，細粉顆粒直徑≤0.125mm；

(5)微波加熱焙燒

①將研磨、過篩后的細粉移至石英坩堝中，并放入微波燒結爐內，并密閉；

②抽取微波燒結爐內空氣，使爐內壓強恒定在0.06MPa；

③開啟氮氣瓶，向微波燒結爐內輸入氮氣，氮氣輸入速度15cm3/min，爐內壓強恒定在0.08MPa時停止輸入氮氣；

④開啟微波燒結爐加熱開關，使石英坩堝內細粉溫度逐漸升至700℃±2℃，升溫速率5℃/min，在氮氣氣氛中恒溫30min；

⑤關閉氮氣瓶，停止輸入氮氣；

⑥開啟真空泵，抽取爐內氣體，使爐內壓強恒定在0.06MPa；

⑦開啟氧氣瓶，向微波燒結爐內輸入氧氣，氧氣輸入速度15cm3/min，爐內壓強恒定在0.08MPa時停止通入氧氣，在氧氣氣氛中保溫60min；凝膠發生燃燒脫炭，反應式如下：

式中：NiO：氧化鎳

ZrO₂：氧化鋯

H₂O↑:水蒸氣