[发明专利]催化剂、耐硫变换催化反应的方法和甲烷的制备方法

说明书

本发明涉及耐硫催化剂领域，公开了一种催化剂及其制备方法以及耐硫变换催化反应的方法、甲烷的制备方法和耐硫变换甲烷化一体化催化反应的方法。该催化剂含有氧化铝载体以及负载在该氧化铝载体上的钼氧化物、钴氧化物以及钴钼基钙钛矿复合氧化物，所述钴钼基钙钛矿复合氧化物含有钼元素、钴元素、A元素和氧元素；其中，A元素为稀土金属元素、碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。本发明的催化剂针对低H₂S含量的原料气也具有高耐硫催化活性。

技术领域

本发明涉及耐硫催化剂领域，具体涉及一种催化剂以及利用该催化剂的耐硫变换催化反应的方法、甲烷的制备方法和耐硫变换甲烷化一体化催化反应的方法。

背景技术

耐硫变换是煤高效利用的重要途径，也是当前制氢的主要方式，而催化剂是耐硫变换过程的核心。相比与其他种类的催化剂，钴钼基催化剂具备耐硫、反应温度范围宽、成本低、制备过程简单等优势，在国内外装置中应用最为广泛。

钴钼基耐硫变换催化剂需要具有高活性和高稳定性。在利用钴钼基耐硫变换催化剂进行耐硫变换反应的过程中，MoS₂被认为是耐硫变换反应过程中的主要活性组分，但是当原料气中的H₂S含量较低时，钴钼基耐硫变换催化剂的催化活性明显降低。

钙钛矿因具有优良的导电性、磁性、热电性、压电性等诸多性能，且制备成本低廉、在高温下具有热力学和机械稳定性，同时高温条件下是优良的氧离子和电子导体。但是当前的制得的钙钛矿型耐硫变换催化剂的比表面积较低，严重限制的该类催化剂催化活性的提升。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的耐硫催化反应的催化活性低、尤其是针对低H₂S含量原料气时耐硫催化反应的催化活性低的问题，提供一种催化剂及利用该催化剂的耐硫变换催化反应的方法、甲烷的制备方法和耐硫变换甲烷化一体化催化反应的方法，该催化剂具有高催化活性和高稳定性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种催化剂，该催化剂含有氧化铝载体以及负载在该氧化铝载体上的钼氧化物、钴氧化物以及钴钼基钙钛矿复合氧化物，所述钴钼基钙钛矿复合氧化物含有钼元素、钴元素、A元素和氧元素；其中，A元素为稀土金属元素、碱金属元素和碱土金属元素中的一种或多种。

优选地，A元素为La、Ce、Nd、Gd、Na、K、Mg、Ca、Sr中的一种或多种。

优选地，在所述催化剂中，相对于钼元素和钴元素的总含量1mol，A元素的含量为0.4mol以上且小于1mol，优选为0.5-0.9mol。

优选地，在所述催化剂中，相对于钼元素和钴元素总含量1mol，钼元素的含量大于0.4mol且小于1mol，优选大于0.4mol且小于0.8mol，更优选为0.5mol以上且0.6mol以下。

优选地，在所述催化剂中，钼元素和钴元素的摩尔比为0.5-0.6：0.4-0.5。

优选地，在所述催化剂中，所述氧化铝载体占30-90质量％，优选30-80质量％。

优选地，所述催化剂的比表面积为40m²·g^-1以上，优选为50m²·g^-1以上，更优选为60m²·g^-1以上。

优选地，所述催化剂在XRD图谱中，在24.9±0.2°、27.9±0.2°、36.2±0.2°处显示出特征峰。

优选地，所述催化剂在H₂-TPR图谱中的主还原峰温度位于600℃以上，优选位于600-850℃。

优选地，在所述催化剂的程序升温硫化测试中，在200℃以上具有2个以上吸脱附峰，更优选3个以上。