[发明专利]一种适合于浆态床甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷尼镍催化剂及制备方法，具体涉及一种适合浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂及制备方法和应用。

背景技术

雷尼镍(Raney Ni)催化剂是一种十分重要的工业催化剂，具有较高的活性和选择性以及较低的生产使用成本，已被广泛应用于有机物催化加氢反应。雷尼镍(Raney Ni)催化剂最先由Murray Raney发现，并与1925年申请专利。催化剂制备时先用NaOH溶液溶去铝镍合金中的Al，然后洗涤，残余物为类似于海绵状的骨架结构，催化剂主要含有Ni和Al，总比表面面积为50-130m²/g。

传统制备雷尼镍的方法是将制得的镍铝合金用一定浓度的碱溶液进行抽提，然后洗涤除碱，得到多孔的雷尼镍颗粒。但是这些催化剂普遍存在催化效率低，环境污染严重的问题。因此需要开发一种催化活性高，污染小的新型雷尼镍催化剂。

我国“富煤，贫油，少气的资源特点”，尤其是天然气资源极是稀少，无法满足国家对清洁能源的需求，因此，天然气的供需矛盾突出，利用煤炭尤其是劣质煤甲烷化制取天然气是一个能源利用转化的新途径，有助于充分利用我国产量丰富的煤炭资源，缓解天然气不足的局面，它既可提高资源利用率，也可减少劣质煤对环境的污染，还可增加运输和使用的便捷性和安全性。

目前工业上甲烷化催化剂主要是德国鲁奇(LURGI)，英国戴维(DAVY)和丹麦托普索(TOPSOE)三种，上述技术催化剂均为负载型Ni基催化剂。专利CN200810051416.0介绍了一种雷尼镍催化剂的制备方法，具体采用铝镍合金与固氢氧化钠按质量比为2:1-1:2均匀混合，缓慢滴加蒸馏水反应，倾去上层碱液，先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤制的雷尼镍催化剂。但是催化剂制备过程中氢氧化钠的加入量少会产生大量NaAlO4给洗涤带来麻烦，致使催化剂的活性很低，同时蒸馏水的滴加速度和滴加量也不容易控制，因为反应过程是放热反应，会产生大量的热量和气体，蒸馏水滴加的过慢致使所产生的氢气不足以保护催化剂，而滴加的过快过多则会产生大量的气泡使催化剂外溢。因此，利用该种方法制备催化剂过程难以控制，不适于大规模生产，更主要的是制备的雷尼镍催化剂孔道不均匀，比表面积小，催化活性低，选择性不高。

专利CN200810301493.7一种固定床雷尼镍催化剂的制备方法，采用泡沫镍作为镍源，用酮类溶剂浸泡后，浸入到铝盐溶液中浸渍镀铝，然后洗涤、干燥、在600～1000℃焙烧，最后用强碱溶液浸取铝后制的雷尼镍催化剂。但是此种制备方法泡沫镍的粒径已经固定，在泡沫镍上浸渍上铝，再用碱提取铝后泡沫镍的粒径和孔道结构有实质性变化。

上述两专利公开的甲烷化催化剂均为固定床催化剂，但是关于雷尼镍应用于甲烷化的报道较少，例如专利201210382659.9公开了一种雷尼镍作为浆态床合成甲烷催化剂的应用，其催化剂工业镍铝合金粉制备或采用成品雷尼镍催化剂，但专利中没有给出利用工业镍铝合金粉制备催化剂的详细制备过程，也没有说明催化剂的性能特征；而采用成品催化剂主要是针对固定床开发的催化剂，其催化剂结构和强度对浆态床反应器不是最合适的。并且这种方法制备的催化剂存在孔道分布不均匀，机械强度低的缺陷，当原料气空速较大或者搅拌速度较大时，催化剂容易破碎、脱落，降低催化剂的催化性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的提供一种高强度、高活性的适合于浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂及制备方法和应用。

本发明适合于浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂，其特征在于催化剂是雷尼镍催化剂，其中镍含量为86-95wt％，比表面积在85-180m²/g之间。

本发明的制备方法包括如下步骤：

(1)预处理：将镍铝合金粉研磨成80-200目的颗粒，用有机溶剂浸泡

5-60min，然后用无水乙醇浸泡5-10min，之后用去离子水洗涤2-3次，在70-110℃干燥1-4小时，冷却至室温；

(2)制备雷尼镍催化剂：将装有NaOH溶液的不锈钢容器放置在恒温水浴槽中，然后将磁场发生器安装在恒温水槽外，调节磁场强度，将步骤(1)干燥好的镍铝合金粉边搅拌边加入到上述NaOH溶液，然后在10-60℃恒温搅拌2-12h，反应结束后，除去上层碱液；

(3)重新调节磁场强度后，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗2-5次,即得催化剂。

如上述方法步骤(1)所述预处理的镍铝合金粉为工业级镍铝合金粉，镍含量20-90wt％之间。

如上所述步骤(1)有机溶剂为苯、甲苯、乙醚安或丙酮中的一种。