[發明專利]一種利用紅土鎳礦制備合成甲烷催化劑的方法及應用

有效

• 申請號: 201710431003.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107138163B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 杜文廣;劉守軍;楊頌;閆志中
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;太原科瑞康潔凈能源有限公司
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C1/04;C07C9/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

一種利用紅土鎳礦制備合成甲烷催化劑的方法是將干燥紅土鎳礦粉中加入5?20 wt%的添加劑混合均勻后加熱還原磁化，還原磁化后的礦粉經濕式細磨、調漿后進行磁選，所得鎳精礦；將鎳精礦打片成型，還原活化后即得到甲烷化催化劑。本發明成本低，制備工藝簡單的優點。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種利用紅土鎳礦制備合成甲烷催化劑的方法及應用。

背景技術

天然氣是一種安全、高效、清潔的化石能源，大力發展煤制天然氣不僅對我國煤炭資源的高效清潔利用具有重要的意義，而且對改善我國能源利用結構，保障我國能源安全，減少環境污染具有現實意義。在煤制天然氣相關技術中，甲烷化技術是關鍵，而甲烷化催化劑通常以鎳為活性組分，氧化鋁為載體，但是鎳板的價格相對較高，且傳統催化劑制備周期長，過程復雜，因而并不利于工業化生產和應用。

現有的及工業上使用的甲烷化催化劑鎳含量一般較高，且為了進一步提高催化劑的耐高溫和抗積碳性能需另外加入相當量的稀土金屬、堿土金屬或堿金屬作為助劑，如專利文件CN201510455205.3(Ni含量在25～45wt％，助劑含量15～40wt％)、CN201510908683.5(Ni含量在5～50wt％，助劑含量1～40wt％)、CN201610062033.8(Ni含量在30～60wt％，助劑2～10wt％)，這均增加了催化劑的制備成本。另一方面，現有催化劑制備技術流程相對復雜，如專利文件CN102836718A制備了耐高溫抗燒結的介孔六鋁酸鹽載體，之后通過浸漬法負載NiO經攪拌、干燥、焙燒得到了甲烷化催化劑，但是其介孔六鋁酸鹽載體制備過程包括介孔炭懸濁液、鹽-炭復合物、六鋁酸鹽前體--炭復合物等階段，工藝復雜。CN201510257699.4提供了一種耐高溫甲烷化催化劑及其制備方法，其六鋁酸鋇載體要通過共沉淀法，并應用微波干燥技術老化，在不同溫度下焙燒，之后經過活性組分引入，抗燒結組分添加，鋁酸鈣水泥添加等階段制備得成品催化劑，催化劑制備流程復雜，制備周期長。

發明內容

針對傳統甲烷化催化劑制備成本高，制備工藝復雜的問題，本發明的目的是提供一種成本低，制備工藝簡單的利用紅土鎳礦制備合成甲烷催化劑的方法及應用。

本發明的具體技術方案如下：

(1)將干燥后的紅土鎳礦進行干式研磨，使礦粉粒度≤2mm，然后在粉碎后的紅土鎳礦中加入5-20wt％的添加劑，混合均勻后置于帶有攪拌的反應器中；

(2)將反應器中的礦粉加熱還原磁化，使礦粉中非/弱磁性的Fe₂O₃、NiO還原為磁性的Fe₃O₄、Fe、Ni；

(3)還原磁化后的礦粉經濕式細磨、調漿后進入磁選機，在磁場下進行磁選，所得磁性礦物經脫水后即為鎳精礦；

(4)將得到的鎳精礦打片成型，還原活化后即得到甲烷化催化劑。

如上所述在步驟(1)中，所述的紅土鎳礦來源于中國甘肅、印度尼西亞、菲律賓、古巴或巴西，其初始鎳含量為0.95-1.40wt％，初始鐵含量為28.0-33.0wt％。

如上所述在步驟(1)中，所述的紅土鎳礦干燥條件為：100-110℃，干燥6-8h。

如上所述在步驟(1)中，所述的添加劑為Na₂CO₃或CaO中的至少一種；

如上所述在步驟(2)中，所述礦粉還原溫度為750-1000℃，還原時間為60-240min，還原氣空速120-180L/(g·h)。

如上所述在步驟(2)中，所述通入的還原性氣體為發生爐煤氣、焦爐煤氣或其它富含H₂和CO的氣體中的一種。