[发明专利]一种合成气甲烷化整体式催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种甲烷化催化剂，特别涉及一种合成气甲烷化整体式催化剂及其制备方法，属于催化剂及其制备技术领域。一种合成气甲烷化整体式催化剂，所述的整体式催化剂主要是由活性组分和载体组成，所述的活性组分为NiO_X纳米颗粒，其中活性组分NiO_X原位生长在介孔氧化硅‑碳（M‑SiO₂‑C）材料上形成复合催化剂NiO_X/M‑SiO₂‑C，载体为整体式木炭。该整体式催化剂不仅比表面积大、孔道连续通透，在催化合成气制取甲烷方面表现出很高的活性和稳定性，而且制备方法也相对简单，易于放大。

技术领域

本发明涉及一种甲烷化催化剂，特别涉及一种合成气甲烷化整体式催化剂及其制备方法，属于催化剂及其制备技术领域。

背景技术

能源是现代社会发展的基础，天然气作为一种重要的清洁能源，它的供给直接关乎国民经济发展建设，也是国家战略安全的重要保障，在使用的过程中热值高、污染小，对落实科学发展观意义重大。近年来，由煤或生物质气化得到的合成气制取天然气引起了很大的关注，特别是在像我国这样缺乏天然气资源的地区。合成气制取天然气的关键是甲烷化合成技术，其中核心技术是甲烷化催化剂。甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应，必须要求甲烷化催化剂在高温保持稳定的性能，而在低温下具有较高的活性。

目前合成气甲烷化催化剂的活性组分集中在过渡金属元素、Ru、Rh等贵金属元素上。其中，Ni基催化剂活性最好，具有很强的一氧化碳转换效率和甲烷选择性，且价格低廉而有良好的应用前景，然而镍基催化剂也有高温下容易烧结，低温下易积碳和活性低的缺点。因此开发适用不同条件下的催化活性高、抗积碳能力强的镍基催化剂是今后合成气甲烷化技术亟待解决的关键问题。

载体是催化剂不可或缺的重要组成部分，良好的载体可以为催化剂提供大的比表面积，增加活性组分的分散度，增强热稳定性等，但目前多以粉末或颗粒状载体为主，这种类型的载体在反应过程中气体流动阻力大，气流热聚集容易使载体上的活性组分积碳，阻碍反应物和活性组分接触，同时还会堵塞空隙造成床层压力过大，催化剂被粉化，最终影响催化剂的稳定性。另一方面，合成气甲烷化反应为气固相催化反应，高温下反应速度较快，主要起作用的是催化剂的外表面积，但随着反应温度的降低，合成气反应速度变慢，进而受动力学和扩散影响催化剂的内表面积和孔道结构将起到作用。因此，选择合适的载体对于增强镍基催化剂催化合成气制取甲烷的活性、选择性以及稳定性至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成气甲烷化整体式催化剂，该催化剂相比于现有镍基催化剂具有更佳的活性、使用寿命长并制造成本低的优势。

本发明还提供一种合成气甲烷化整体式催化剂的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种合成气甲烷化整体式催化剂，所述的整体式催化剂主要是由活性组分和载体组成，所述的活性组分为NiO_X纳米颗粒，其中活性组分NiO_X原位生长在介孔氧化硅-碳(M-SiO₂-C)材料上形成复合催化剂NiO_X/M-SiO₂-C，载体为整体式木炭(Wood Carbon，WC)。该整体式催化剂不仅比表面积大、孔道连续通透，在催化合成气制取甲烷方面表现出很高的活性和稳定性，而且制备方法也相对简单，易于放大。

作为优选，所述整体式催化剂的比表面积为280～860m²·g^-1，孔体积为0.45～1.25cm³·g^-1。

作为优选，所述的活性组分NiO_X中X的数值范围为0-0.3。

作为优选，所述的活性组分NiO_X占复合催化剂(NiO_X/M-SiO₂-C)质量的12％～60％。