[發明專利]一種合成氣甲烷化整體式催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201910820220.1
• 申請日: 2019-09-01
• 公開（公告）號: CN110479284B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 王燕剛;李溪
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C07C1/04;C07C9/04
• 代理公司: 浙江永航聯科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 侯蘭玉

本發明涉及一種甲烷化催化劑，特別涉及一種合成氣甲烷化整體式催化劑及其制備方法，屬于催化劑及其制備技術領域。一種合成氣甲烷化整體式催化劑，所述的整體式催化劑主要是由活性組分和載體組成，所述的活性組分為NiO_X納米顆粒，其中活性組分NiO_X原位生長在介孔氧化硅?碳（M?SiO₂?C）材料上形成復合催化劑NiO_X/M?SiO₂?C，載體為整體式木炭。該整體式催化劑不僅比表面積大、孔道連續通透，在催化合成氣制取甲烷方面表現出很高的活性和穩定性，而且制備方法也相對簡單，易于放大。

技術領域

本發明涉及一種甲烷化催化劑，特別涉及一種合成氣甲烷化整體式催化劑及其制備方法，屬于催化劑及其制備技術領域。

背景技術

能源是現代社會發展的基礎，天然氣作為一種重要的清潔能源，它的供給直接關乎國民經濟發展建設，也是國家戰略安全的重要保障，在使用的過程中熱值高、污染小，對落實科學發展觀意義重大。近年來，由煤或生物質氣化得到的合成氣制取天然氣引起了很大的關注，特別是在像我國這樣缺乏天然氣資源的地區。合成氣制取天然氣的關鍵是甲烷化合成技術，其中核心技術是甲烷化催化劑。甲烷化反應是在催化劑作用下的強放熱反應，必須要求甲烷化催化劑在高溫保持穩定的性能，而在低溫下具有較高的活性。

目前合成氣甲烷化催化劑的活性組分集中在過渡金屬元素、Ru、Rh等貴金屬元素上。其中，Ni基催化劑活性最好，具有很強的一氧化碳轉換效率和甲烷選擇性，且價格低廉而有良好的應用前景，然而鎳基催化劑也有高溫下容易燒結，低溫下易積碳和活性低的缺點。因此開發適用不同條件下的催化活性高、抗積碳能力強的鎳基催化劑是今后合成氣甲烷化技術亟待解決的關鍵問題。

載體是催化劑不可或缺的重要組成部分，良好的載體可以為催化劑提供大的比表面積，增加活性組分的分散度，增強熱穩定性等，但目前多以粉末或顆粒狀載體為主，這種類型的載體在反應過程中氣體流動阻力大，氣流熱聚集容易使載體上的活性組分積碳，阻礙反應物和活性組分接觸，同時還會堵塞空隙造成床層壓力過大，催化劑被粉化，最終影響催化劑的穩定性。另一方面，合成氣甲烷化反應為氣固相催化反應，高溫下反應速度較快，主要起作用的是催化劑的外表面積，但隨著反應溫度的降低，合成氣反應速度變慢，進而受動力學和擴散影響催化劑的內表面積和孔道結構將起到作用。因此，選擇合適的載體對于增強鎳基催化劑催化合成氣制取甲烷的活性、選擇性以及穩定性至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種合成氣甲烷化整體式催化劑，該催化劑相比于現有鎳基催化劑具有更佳的活性、使用壽命長并制造成本低的優勢。

本發明還提供一種合成氣甲烷化整體式催化劑的制備方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種合成氣甲烷化整體式催化劑，所述的整體式催化劑主要是由活性組分和載體組成，所述的活性組分為NiO_X納米顆粒，其中活性組分NiO_X原位生長在介孔氧化硅-碳(M-SiO₂-C)材料上形成復合催化劑NiO_X/M-SiO₂-C，載體為整體式木炭(Wood Carbon，WC)。該整體式催化劑不僅比表面積大、孔道連續通透，在催化合成氣制取甲烷方面表現出很高的活性和穩定性，而且制備方法也相對簡單，易于放大。

作為優選，所述整體式催化劑的比表面積為280～860m²·g^-1，孔體積為0.45～1.25cm³·g^-1。

作為優選，所述的活性組分NiO_X中X的數值范圍為0-0.3。

作為優選，所述的活性組分NiO_X占復合催化劑(NiO_X/M-SiO₂-C)質量的12％～60％。