[实用新型]一种镁铝尖晶石负载的耐硫甲烷化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于甲烷化反应的耐硫催化剂，具体地说，涉及一种将 含有硫化氢等酸性气体的合成气有效组分CO和H₂转化为CH₄的甲烷化反应催 化剂，其中所述催化剂由催化剂助剂、催化剂活性组分、载体改性剂和多孔 载体-镁铝尖晶石组成。同时本发明也涉及该催化剂的制备方法。

背景技术

甲烷化反应是指合成气中CO在一定的温度、压力以及催化剂的作用下与 H2进行反应生成甲烷的过程。其反应式可表示如下：

CO+3H₂=CH₄+H₂O             (1)

CO+H₂O=CO₂+H₂             （2）

2CO+2H₂=CH₄+CO₂           （3）

通常认为：合成气的甲烷化反应是煤洁净利用的最佳方案之一，合成气 主要由煤气化或煤热解得到，在一定的温度和压力下，将合成气与能够有效 催化甲烷化反应的催化剂接触就能实现甲烷的合成，甲烷化不仅可减少煤因 传统方法燃烧而引起的温室气体排放和环境污染，同时也能大大提高气体燃 料的热值。

一般而言，催化剂的氧化物载体可以增加催化剂活性组分与反应物的接 触面积，从而使产物的产率提高。常用的催化剂载体有氧化铝、氧化硅、氧 化镁、氧化钛等氧化物载体，这些氧化物载体具有明显提高催化剂催化活性 的特点，但不同载体对不同反应有不同影响，而且催化剂的氧化物载体和不 同的催化剂金属组分作用形式不同，将直接导致对催化剂性能有截然不同的 影响。

对于甲烷化反应，长期以来，很多学者的研究方向是试图找出既对甲烷 具有较高选择性、又对一氧化碳具有较高转化率的甲烷化催化剂及其载体。 在现有的工业甲烷化催化剂中，效果较好的是负载型NiO催化剂，然而NiO 催化剂对表面积碳和硫物种非常敏感，它们会导致催化剂失活和中毒，使用 NiO催化剂时，必须去除合成气原料中包含的H₂S等酸气，以使其含量低于 1ppm，这无疑大大增加了使用NiO催化剂的工艺成本。因此，寻找其它效果 较好的耐硫甲烷化催化剂就变得尤为重要。

US4151191公开了一种由含H₂、CO和硫化物气体的气体混合物生产CH₄或含CH₄气体的方法，其中使用的甲烷化催化剂包括：镧系和/或锕系金属氧 化物以及Mo金属氧化物，其中镧系和/或锕系金属与Mo的原子比为9:1。该 催化剂在H₂/CO为1:1和硫化物含量高达3%的条件下表现出极其优越的甲烷 化催化特性。

US4320030公开了一种特别适用于甲烷化反应的催化剂，该催化剂包括： 含有Mo、V、和/或W的化合物混合物、或Mo、V、和W中两种或更多种的化 合物混合物。该催化剂的制备方法如下：先将其活性成分与稳定剂等组分前 体与固体硫或硫化物混合，然后在惰性气氛或H₂S/H₂气氛下对所述固体进行 焙烧和冷却，最后用稀释的含氧气流钝化所述催化剂，并进行粉碎、研磨和 造粒，最终形成所要求的催化剂。

US4833112公开了一种用耐硫催化剂生产甲烷的方法，其中，耐硫催化 剂包括选自Mo、V、或W以及Co和/或Ni的金属，该催化剂沉积在CeO₂载体 上，Mo与Ce的原子比为1/20-1/7，所述负载的催化剂BET比表面积为 50cm²/g、孔体积为0.15-0.5cm³/g，试验表明：用CeO₂负载的Mo基催化剂 在甲烷化催化活性和甲烷选择性方面都大大优于用Al₂O₃负载的Mo基催化剂。