[发明专利]合成气甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成气甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，在我国经济快速发展的大背景下，国内对能源消费的需求持续增长，而石油的产量增长比较缓慢，其进口量的增大、价格的不断上涨推动了替代能源特别是天然气产业的蓬勃发展。根据我国国家发展和改革委员会对相关数据的统计，自2000年以来，我国天然气的产量以年均14%的速度增长；与此同时，消费量则以年均16%的速度增长。专家预计到2020年以后，天然气的消费量将超过原油和煤，成为世界一次能源消费结构中的“首席能源”。

天然气由于其洁净、热值高等特点，是一种非常有发展前景、具有广泛用途的清洁能源；但是，天然气也是一种极其稀缺的优质能源。因此，利用化学过程来合成替代天然气广受人们关注。综合考虑到我国富煤、贫气的现状及特点，利用煤制天然气技术实现了将高碳能源向低碳、富氢能源的有效转化；同时，更是符合了我国现阶段提倡大力发展低碳能源、节能减排的大背景，成为我国洁净煤技术发展的典范，符合全球日益严格的对环境保护的要求。发展煤制天然气技术不仅可以大大缓解我国天然气供应不足的局面，弥补天然气的供需缺口，而且对于实现我国油气资源的多元化、能源安全、节能减排等方面具有战略性意义。

对于合成气甲烷化反应由于其强放热的特点，对催化剂的要求更高，研制高效的合成气甲烷化催化剂具有重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的是提供活性好、选择性高、稳定性好的合成气甲烷化催化剂。

本发明的第二个目的是提供一种制备工艺简单、容易操作的合成气甲烷化催化剂的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种合成气甲烷化催化剂，所述催化剂是由活性组分NiO、助剂La₂O₃及复合载体组成，所述催化剂中NiO的质量百分含量为10%～40%，La₂O₃的质量百分含量为2%～10%，所述复合载体为ZrO₂-Al₂O₃或TiO₂-Al₂O₃，所述ZrO₂-Al₂O₃中ZrO₂的质量百分含量为20%～60%，所述TiO₂-Al₂O₃中TiO₂的质量百分含量为20%～60%。

一种合成气甲烷化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a.将锆源或钛酸丁酯溶于1L的蒸馏水中，制得浓度为0.2mol/L的锆源水溶液或钛酸丁酯水溶液；

b.在1L浓度为0.2mol/L的锆源水溶液中加入16.4-98.4g的Al₂O₃；或在1L浓度为0.2mol/L的钛酸丁酯水溶液中加入10.7-64g的Al₂O₃，在室温下混合1～3h，陈化6～12h，80～120℃干燥10～24h，550～650℃焙烧3～5h，得到复合载体ZrO₂-Al₂O₃或TiO₂-Al₂O₃；

c.将硝酸镍溶解于1L的蒸馏水中，制得浓度为0.2mol/L的硝酸镍水溶液；加入1.0-19.8gLa(NO₃)₃·6H₂O；溶解，加入18.7-131.5g的复合载体ZrO₂-Al₂O₃或TiO₂-Al₂O₃；在室温下混合1～3h，陈化6～12h，80～120℃干燥10～24h，550～650℃焙烧3～5h，得到一种合成气甲烷化催化剂。

锆源优选硝酸锆、氧氯化锆或硝酸氧锆。

Al₂O₃优选γ-Al₂O₃，其最可几孔径在10±2nm。

本发明的优点在于：

①本发明的催化剂用于合成气甲烷化反应时催化活性高，产物选择性好，强度高，寿命长，制备方法工艺简单、容易操作。