[发明专利]一种用于煤基合成气制代用天然气的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，具体的是应用在以煤基合成气为原料制代用天然气的甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着世界经济迅速发展，人口急剧增加，能源消费不断增长，温室气体和各种有害物质排放激增，人类生存环境受到极大挑战。在这种形势下，清洁的、热值高的天然气能源正日益受到重视，发展天然气工业成为世界各国改善环境和促进经济可持续发展的最佳选择。天然气燃烧后产生的温室气体只有煤炭的1/2、石油的2/3，对环境造成的污染远远小于石油和煤炭。煤气热值为3000多大卡，而天然气热值高达8500大卡，可见天然气是一种高效清洁的能源。

目前，天然气在世界一次能源中所占比例为24.3%。由于我国天然气资源及开发量的不足，天然气在一次能源中所占比例仅为4％左右，远低于世界平均水平。近几年，随着“陕气进京”、“西气东输”等国家级燃气输送工程的相继建成和投入使用，天然气的需求量呈爆发式增长。据预测，2015年，中国天然气的需求量将达到1700~2100亿Nm³，而同期的天然气产量只能达到1400亿Nm³，供需缺口约300~700亿Nm³。为了解决我国天然气的供需矛盾问题，除了立足国内资源并积极利用世界其他国家的天然气资源外，还需寻求其他替代途径。

我国煤炭资源相对丰富，通过煤气化、变换、净化得到合成气进行甲烷合成反应，可以制取符合管输要求的代用天然气（Substitute Natural Gas，简称SNG）。开发煤制SNG技术进而建设煤制SNG装置，对解决煤炭资源的综合利用问题，缓解中国油气资源短缺的现状，维护我国的能源安全，实现CO₂减排、保护环境均具有重要意义，因此发展煤制天然气项目迫在眉急。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于煤基合成气制代天然气的催化剂及其制备方法。

本发明催化剂具有较高的强度和耐磨性，较好的耐硫耐氯性能，较好的抗析炭能力和防止活性组分结晶结块的能力，并具有较高的高温转化活性和热稳定性等特点。

本发明解决其发明目的所采用的技术方案是：

一种煤基合成气制代用天然气的甲烷化催化剂，组成主要包括载体、活性组分和助剂，其特征在于该催化剂由5～30 wt %的氧化镍、3～10wt%助剂以及60～92wt%镁铝复合氧化物载体组成。

活性组分氧化镍的优选含量为7～20%；助剂包含稀土氧化物以及碱土金属氧化中的一种或两种以上，如CaO、MgO、BaO、K₂O、CeO₂、La₂O₃、TiO₂和ZrO₂中的一种或两种以上，其中第一助剂优选La₂O₃，含量1～8wt%，第二助剂优选BaO，含量0～4%；复合载体由氧化镁和氧化铝组成，Mg/Al摩尔比为1/3～3/1，优选Mg/Al=1/1。

上述用于煤基合成气制代用天然气的催化剂制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：

（1）Mg/Al复合氧化物载体的制备

先将的小苏打溶液，加入到硝酸镁的溶液中进行中和反应，然后将拟薄水铝石用硝酸溶液进行溶解，并将其逐步加入到上述沉淀浆液中，再用氨水调节pH值，反应1～2小时后完毕；接着进行烘干、粉碎、焙烧、造粒、再次烘干、打片成型和再次焙烧，得到Mg/Al复合氧化物载体；

（2）镍系催化剂的制备

先将硝酸镍、硝酸镧和硝酸钡按照催化剂组成比例溶解到水溶液中，配置浸渍溶液，然后将上述载体加入到该溶液中进行浸渍，0.5～2个小时后浸渍完毕；然后将浸渍过的载体进行烘干，焙烧，3～7小时后可得到煤基合成气制代用天然气的催化剂。

一般地，本发明方法中，镁铝复合氧化物载体通过以下步骤制得：

（1）将适量的小苏打溶液，加入到硝酸镁的溶液中进行中和反应。

（2）将拟薄水铝石用硝酸溶液进行溶解，并将其逐步加入到步骤（1）沉淀浆液中，60～80℃，搅拌混合1h。

（3）用氨水对步骤（2）pH值进行调节，反应1～2小时后完毕，pH值控制在7.0～7.5。

（4）接着进行烘干、粉碎、焙烧等步骤除去催化剂上的有机物和其它易挥发杂质。

（5）将步骤（4）未成型催化剂进行造粒、烘干、打片成型和再次焙烧等步骤，可得到Mg/Al复合氧化物载体。