[发明专利]一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂及其制备方法；催化剂由以下组分组成：氧化镍、氧化铝、含钾矿物。催化剂的制备方法为：首先将可溶性镍盐和可溶性铝盐溶解在去离子水中，配制成混合溶液；在温度为25℃～90℃的条件下进行30～120min的沉淀反应，得到沉淀物a，在沉淀物a中依次加入含钾矿物和水合氧化铝，搅拌混合均匀后依次进行过滤、洗涤、干燥、焙烧得到沉淀物b；最后在沉淀物b中混入石墨并压制成形，得到甲烷化催化剂成品。本发明制备的高温型甲烷化催化剂中添加了含钾矿物，提高了催化剂抗积碳能力。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的不断发展，对能源的需求量越来越大。我国能源结构的显著特点为“富煤、贫油、少气”，作为清洁燃料的天然气资源匮乏，每年需进口大量天然气。预计到2020年，天然气需求量将超过3000亿m³，市场缺口将达900亿m³。因此，发展煤制气不仅可以缓解我国目前严重的环境污染问题，还能够缓解我国天然气供应紧张的问题，改善能源结构。

煤制天然气的核心工艺是甲烷化工艺，而甲烷化工艺的关键是甲烷化催化剂。Ni基催化剂价格相对便宜，并且CO甲烷化活性较高、CH₄选择性高，最适宜工业化应用。Al₂O₃载体不仅具有较高的强度、较大的比表面，而且表面酸碱性适中，与活性组分作用力适中，是较为优良的高温甲烷化催化剂载体。因此，在高温甲烷化催化剂领域，最常用的体系是Ni/Al₂O₃体系。如英国DAVY公司的CRG催化剂、德国BASF公司的H1型催化剂以及丹麦托普索公司的MCR-2X催化剂等。目前，国内煤制气项目使用的催化剂为国外进口，国内虽然有多家研究在进行研究，但尚无煤制气应用业绩报道。

由于甲烷化反应为强放热反应，每转化1％CO、CO₂引起的绝热温升为72℃、59℃。反应器入口温度受羰基镍的生成和催化剂起活温度的影响，一般为280℃，甲烷化反应器内的温度可以达到700℃以上，高温下易产生积碳导致催化剂活性降低，并且催化剂易破碎粉化导致床层阻力升高。发明专利CN107790136提出了一种高温甲烷化的制备方法，其中引入了硅试剂，硅试剂生成的SiO₂虽然可以提高催化剂强度，防止过多的镍铝尖晶石结构的生成，但是SiO₂长期在700℃以上环境使用时，与水气接触还是容易发生水合反应，而甲烷化反应有大量水气生成。因此，提供一种具有高抗积碳能力强、不易破碎的高温Ni/Al₂O₃甲烷化催化剂，对提高我国高温甲烷化催化剂研究水平，促进国产高温甲烷化催化剂的工业化应用具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂，该催化剂抗积碳能力强、不易破碎。

本发明的第二个目的是提供一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂的制备方法，利用该方法制备催化剂催化剂抗积碳能力强、不易破碎。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种抗积碳耐高温甲烷化催化剂，由以下组分组成：氧化镍、氧化铝、含钾矿物。

本发明的特点还在于：

氧化镍、氧化铝、含钾矿物的质量比依次为20％～60％:25％～78％:1～20％，上述质量百分比之和为100％。

含钾矿物为钾长石、钾霞石或钾基蒙脱石中的一种。