[發明專利]一種CO2

在審

• 申請號: 201811434428.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN111229228A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 方傳艷;葛慶杰;孫劍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C1/12;C07C9/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明提供一種CO₂完全甲烷化催化劑，所述催化劑活性組分為NiO，所述助劑為La₂O₃和/或CeO₂，或助劑為MgO和La₂O₃和/或CeO₂，或助劑為Fe₂O₃和MgO和La₂O₃和/或CeO₂，所述載體為Al₂O₃，該催化劑中各組分質量百分比為：NiO：10?20％，La₂O₃和/或CeO₂：1?5％，MgO：1?5％，Fe₂O₃：1?5％，其余為Al₂O₃。該催化劑采用共沉淀法制備，經干燥、焙燒、成型進行應用。該催化劑在壓力2.5?4.5MPa、溫度300?400℃、空速15000?50000ml·g^?1·h^?1、H₂/CO₂＝4?4.5的反應條件下，CO₂轉化率和CH₄選擇性均可接近100％。該催化劑制備簡單、同時在高空速下，表現出優越的性能，適于工業化生產應用。

技術領域

本發明涉及二氧化碳甲烷化技術領域，具體地說是一種用于二氧化碳甲烷化的催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

二氧化碳作為溫室氣體的主要成分而導致的全球氣候問題，已嚴重影響到人類的生存。二氧化碳減排的要求和能源可持續發展的需要，歸根結底是如何實現新的碳循環問題，因此，二氧化碳作為碳資源加以轉化和利用成為多年來科技工作者努力的目標。甲烷是天然氣的主要成份，其作為清潔能源已被廣泛使用。目前天然氣最多的用途是利用甲烷燃燒產生的巨大熱能，而在燃燒過程中生成的二氧化碳不可避免地排入大氣。將二氧化碳通過加氫可完全甲烷化，因此在新的碳循環理念中，甲烷-二氧化碳-甲烷過程是非常重要、極具意義的一個方面。

催化氫化CO₂至CH₄也叫Satatier反應，由Paul Sabatier首次提出。一般過程為CO₂與H₂按特定比例通入固定床或流動床反應器，控制一定的溫度和壓力，CO₂與H₂在催化劑催化下反應生成甲烷和水。各金屬元素對甲烷化過程的催化作用活性順序為：RuIrRhNiCoOsPtFeMoPdAg。Ru的甲烷化活性最高，但考慮到價格等因素，完全甲烷化過程一般選用Ni基催化劑。公開號為CN1107078A的中國發明專利申請提供了一種用于二氧化碳加氫反應的催化劑，以天然海泡石為載體。公開號為CN104148065A的中國發明專利申請提供了一種用于二氧化碳甲烷化的催化劑及其制備方法。它以貴金屬Ru或Rh作為主要催化活性組分，以I、II主族，第II、III、VII副族元素中的一種或幾種為助劑，以SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂中的一種或多種作為載體。公開號為CN101773833的中國專利提供了一種二氧化碳甲烷化催化劑及制備方法，它是以氣凝膠氧化物為載體的鎳基催化劑。以上專利公開提供的載體或活性組分都比較復雜，成本比較高，不適宜大范圍推廣。二氧化碳完全甲烷化過程是指在H₂和CO₂接近化學計量比，最大限度利用H₂，高空速下實現CO₂轉化率和CH₄選擇行均接近100％的工業過程。

發明內容