[发明专利]一种甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及催化剂领域的一种甲烷化催化剂及其制备方法。所述甲烷化催化剂，以其总重量为百分比计，包含以下组分：活性组分5～65wt％；助剂0.1～5wt％；载体30～94wt％。所述的活性组分可选自Ni、Fe、Co中的至少一种；所述的助剂可选自碱土金属、过渡金属和稀土金属中的至少一种。所述甲烷化催化剂可采用浸渍法将包含活性组分、助剂在内的组分浸渍在载体上后经干燥焙烧而得。所述催化剂具有良好的活性，活性组分具有更佳的分散度，可用于甲烷化反应。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，更进一步说，涉及一种甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着石油资源的日趋紧张，基于费托合成的煤炭转化技术吸引了能源巨头和学术界的重视。甲烷化作为费托合成中最简单的反应，主要应用于乙烯工业、合成氨、净化氢气和煤气化领域，旨在将COx转化为甲烷，或除去原料气中的杂质COx从而达到净化的目的。其中天然气是化石能源之一，主要应用于化工、燃料领域，其主要成分甲烷可由合成气(COx、H₂)催化转化得到。作为最简单的费-托合成反应，甲烷化具有热值高、转化率高、产品单一和经济效益好等优点。

甲烷化的反应方程式如下：

CO+3H₂→CH₄+H₂O ΔH₀＝-206KJ/mol

CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O ΔH₀＝-165KJ/mol

目前市场上的甲烷化催化剂种类非常广泛，其组成基本由载体、助剂与活性组分构成。其中载体作为催化剂的重要组成部分，是主催化剂的分散剂、黏合物或支撑体，是负载主催化剂的骨架。载体的功能主要是提供有效的表面和适宜的孔结构，增强催化剂的机械强度，使催化剂具有一定的适应外界变化的能力，改善催化剂的热传导性和提供附加的活性中心等。催化剂的宏观结构，如比表面、孔结构、孔隙率和孔径分布等，对催化剂的活性和选择性会有很大的影响，而这种宏观结构又往往由载体来决定。为了适应工业上强放/吸热反应的需要，载体一般应具有较大的热容和良好的导热性，使反应热能迅速传递出/进去，避免局部过热而引起催化剂的烧结和失活或设备损坏，还可以避免高温下的副反应，从而提高催化剂的选择性。

助剂是加到催化剂中的少量物质，是催化剂的辅助成分，其本身没有活性或者活性很小，但把它加到催化剂中后，可以改变催化剂的化学组成、化学结构、离子价态、酸碱性、晶格结构、表面构造、孔结构、分散状态和机械强度等，从而提高催化剂的活性、选择性、稳定性和寿命。例如助催化剂可以促进载体的热稳定性，减缓活性组分的结焦，降低酸度，间隔活性组分和减少烧结等，并且助催化剂本身往往具有一定的活性组分的功能。助剂的功效往往很大，同一种主催化剂加入不同的助催化剂，其效应不同，而且助剂的含量效应常比载体的含量效应敏感的多。助剂可以以元素状态加入，也可以以化合状态加入。有时加入一种，有时则加入多种。几种助催化剂之间可以发生交互作用，所以助剂的作用是比较复杂的。助催化剂的选择和研究是催化领域中十分重要的问题。