[發明專利]一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201910072233.5
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109821542A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 許龍龍;張振國;彭東;王國妮;趙少丹;封超;徐馳;羅園
• 申請（專利權）人: 西安向陽航天材料股份有限公司
• 主分類號: B01J23/78
• 分類號: B01J23/78;C07C9/04;C07C1/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑及其制備方法；催化劑由以下組分組成：氧化鎳、氧化鋁、含鉀礦物。催化劑的制備方法為：首先將可溶性鎳鹽和可溶性鋁鹽溶解在去離子水中，配制成混合溶液；在溫度為25℃～90℃的條件下進行30～120min的沉淀反應，得到沉淀物a，在沉淀物a中依次加入含鉀礦物和水合氧化鋁，攪拌混合均勻后依次進行過濾、洗滌、干燥、焙燒得到沉淀物b；最后在沉淀物b中混入石墨并壓制成形，得到甲烷化催化劑成品。本發明制備的高溫型甲烷化催化劑中添加了含鉀礦物，提高了催化劑抗積碳能力。

技術領域

本發明屬于催化劑技術領域，具體涉及一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著我國經濟的不斷發展，對能源的需求量越來越大。我國能源結構的顯著特點為“富煤、貧油、少氣”，作為清潔燃料的天然氣資源匱乏，每年需進口大量天然氣。預計到2020年，天然氣需求量將超過3000億m³，市場缺口將達900億m³。因此，發展煤制氣不僅可以緩解我國目前嚴重的環境污染問題，還能夠緩解我國天然氣供應緊張的問題，改善能源結構。

煤制天然氣的核心工藝是甲烷化工藝，而甲烷化工藝的關鍵是甲烷化催化劑。Ni基催化劑價格相對便宜，并且CO甲烷化活性較高、CH₄選擇性高，最適宜工業化應用。Al₂O₃載體不僅具有較高的強度、較大的比表面，而且表面酸堿性適中，與活性組分作用力適中，是較為優良的高溫甲烷化催化劑載體。因此，在高溫甲烷化催化劑領域，最常用的體系是Ni/Al₂O₃體系。如英國DAVY公司的CRG催化劑、德國BASF公司的H1型催化劑以及丹麥托普索公司的MCR-2X催化劑等。目前，國內煤制氣項目使用的催化劑為國外進口，國內雖然有多家研究在進行研究，但尚無煤制氣應用業績報道。

由于甲烷化反應為強放熱反應，每轉化1％CO、CO₂引起的絕熱溫升為72℃、59℃。反應器入口溫度受羰基鎳的生成和催化劑起活溫度的影響，一般為280℃，甲烷化反應器內的溫度可以達到700℃以上，高溫下易產生積碳導致催化劑活性降低，并且催化劑易破碎粉化導致床層阻力升高。發明專利CN107790136提出了一種高溫甲烷化的制備方法，其中引入了硅試劑，硅試劑生成的SiO₂雖然可以提高催化劑強度，防止過多的鎳鋁尖晶石結構的生成，但是SiO₂長期在700℃以上環境使用時，與水氣接觸還是容易發生水合反應，而甲烷化反應有大量水氣生成。因此，提供一種具有高抗積碳能力強、不易破碎的高溫Ni/Al₂O₃甲烷化催化劑，對提高我國高溫甲烷化催化劑研究水平，促進國產高溫甲烷化催化劑的工業化應用具有重要意義。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑，該催化劑抗積碳能力強、不易破碎。

本發明的第二個目的是提供一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑的制備方法，利用該方法制備催化劑催化劑抗積碳能力強、不易破碎。

本發明所采用的第一個技術方案是，一種抗積碳耐高溫甲烷化催化劑，由以下組分組成：氧化鎳、氧化鋁、含鉀礦物。

本發明的特點還在于：

氧化鎳、氧化鋁、含鉀礦物的質量比依次為20％～60％:25％～78％:1～20％，上述質量百分比之和為100％。

含鉀礦物為鉀長石、鉀霞石或鉀基蒙脫石中的一種。