[发明专利]一种高稳定性的镍基甲烷化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有高稳定性的镍基甲烷化催化剂及其制备方法和应用，以镍、铝、锶的可溶性盐为原料，与含有醚键的长碳链有机物键合后，再与碳酸钠反应，反应所得产物经水洗干燥后，于空气气氛下对有机物进行分解预焙烧，使其初步形成无定形态的镍铝锶复合氧化物，然后用空气于900℃下热处理4 h，退火后再改用氢氮混合气于850℃还原3 h制得所述的具有高稳定性的镍基催化剂。本发明的制备方法简单，原料易得，成本低廉，所制备的催化剂具有高比表面积、孔径分布集中的特点，适用于加氢反应，特别适用于高浓度一氧化碳甲烷化反应，具有使用温区宽、催化活性高、热稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种具有高稳定性的镍基甲烷化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国的能源格局的特点是“缺油、少气、富煤”。这种资源结构导致我国天然气市场存在严重的供求矛盾，发展煤制天然气技术对保证我国能源安全具有重要意义。不少专家认为，煤制天然气能量转化率比煤制甲醇、二甲醚，煤制油能量转化率高，且耗水量低。煤气化制得的合成气，含有大量的一氧化碳和氢气，将其甲烷化制备甲烷燃气，被认为是能产生高热值气体的一种简单高效途径，具有潜在的广泛的工业和商业价值。合成气甲烷化过程主要涉及如下反应：

甲烷化过程是一强放热过程，常用的氧化物载体导热性能较差，在反应过程中容易形成“热点”，而导致催化剂的烧结和失活现象。因此，一氧化碳甲烷化的研究的重点主要集中在制备活性高、选择性好和稳定性强的催化剂上。

与低温活性较高的贵金属Ru基催化剂相比，Ni基的价格低廉，易于制备，被广泛应用于甲烷化反应中。如英国戴维公司、德国鲁奇公司和丹麦托普索公司等煤制天然气工艺中均使用镍氧化铝系催化剂，从现有催化剂运行的情况来看，仍存在高温活性组分易烧结失活的问题。对于高CO浓度体系，甲烷化过程产生大量水，一些反应工艺甚至在反应过程引入水以缓解甲烷化过程强放热带给设备的负荷。体系中富含高温还原性能力较强的氢气和氧化性的水，金属活性组分易发生迁移粒子长大而失活。因此，含水气氛下的热稳定性是保障煤制天然气等高浓度一氧化碳甲烷化体系催化剂具有长寿命的要素。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种高稳定性的镍基甲烷化催化剂及其制备方法和应用。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高稳定性的镍基甲烷化催化剂，其以氧化铝为载体，Ni为活性组分，偏铝酸锶为结构助剂的催化剂；所述的催化剂中各组分按质量百分数计为：镍：12 - 18 %；偏铝酸锶：6 -14 %；

氧化铝：68 - 82%；各组分的质量百分数之和为100%。

在本发明提供的催化剂中，由于偏铝酸锶结构助剂的存在，使其应用于合成气甲烷化反应时，不仅具有较高的低温活性，而且具有较高的热稳定性。

如上所述的高稳定性的镍基甲烷化催化剂的制备方法，包括如下步骤：以镍、铝、锶的可溶性盐为原料，与含有醚键的长碳链有机物键合后，再与碳酸钠反应，然后于烘箱中于60 ℃下老化16 h；反应所得产物经水洗干燥后，于空气气氛300 ℃下对有机物进行分解预焙烧2 h，使其初步形成无定形态的镍铝锶复合氧化物，然后于空气气氛900 ℃下热处理4 h，退火后再改用氢氮混合气于850℃还原 3 h制得所述的具有高稳定性的镍基甲烷化催化剂。

本发明的有益效果在于：