[发明专利]一种含钛镍基催化剂、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种含钛镍基催化剂尤其是用于甲烷化反应的钛镍基催化剂、其制备方法及用途。

背景技术

天然气作为一种清洁能源，其主要成分是甲烷(CH₄)。随着工业的发展和人民生活水平的提高，目前对天然气呈现较快增长需求态势。而我国天然气的供应远远不够需求，每年要大量进口天然气。

煤制天然气技术是煤经过气化、部分变换、煤气净化和甲烷化四部分，该路线的核心是煤气化和甲烷化技术，前者已比较成熟，因此甲烷化技术倍受关注，甲烷化技术的关键是甲烷化催化剂。由于目前煤气化技术生成的合成气含量较高，在甲烷化过程中发生的主反应有

CO+H₂＝CH₄+H₂O     (-ΔH⁰₂₉₈＝206KJ/mol)        (1)

CO₂+4H₂＝CH₄+2H₂O  (-ΔH⁰₂₉₈＝165KJ/mol)        (2)

以上两个反应都是高放热反应，在合适的催化剂条件下将会达到平衡从上可以看出反应后同时会生成大量水，因此甲烷化催化剂在高温下必须有较高的水热稳定性、活性和选择性。到目前为止，国内甲烷化技术主要用于合成氨厂除去少量的碳氧化合物以及城市煤气热值等方面，所使用的催化剂多适用于低温和常压条件，不适合高温条件下进行甲烷化反应。因此急需开发适用于高温甲烷反应的催化剂。

发明内容

本发明一方面涉及一种含钛镍基催化剂，包含：

(A)NiO；

(B)载体，该载体包括Al₂O₃；

(C)TiO₂；

(D)至少一种稀土金属氧化物RE₂O₃。

优选地，(B)载体进一步包括ZrO₂、SiO₂、硅藻土中的至少一种。

优选地，(B)载体为Al₂O₃。

优选地，(D)稀土金属氧化物RE₂O₃中的稀土金属选自钪Sc、钇Y、镧La、铈Ce、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、钆Gd、铽Tb、镝Dy、钬Ho、铒Er、铥Tm、镱Yb、镥Lu之中的至少一种元素，优选镧La、铈Ce中的至少一种，更优选镧La和铈Ce的组合，最优选镧La。

优选地，含钛镍基催化剂由(A)NiO、(B)载体、(C)TiO₂、(D)稀土金属氧化物RE₂O₃构成，更优选由(A)NiO、(B)Al₂O₃和/或ZrO₂、(C)TiO₂、(D)稀土金属氧化物RE₂O₃构成，进一步优选由(A)NiO、(B)Al₂O₃、(C)TiO₂、(D)稀土金属氧化物RE₂O₃构成，最优选由(A)NiO、(B)Al₂O₃、(C)TiO₂、(D)La₂O₃构成。

优选地，各个组分的重量比为NiO∶载体∶TiO₂∶稀土金属氧化物RE₂O₃＝100∶(50～200)∶(10～80)∶(0.05～20)，优选100∶(50～150)∶(10～70)∶(0.05～15)，更优选100∶(80～120)∶(15～55)∶(0.1～10)，进一步优选100∶(90～120)∶(20～40)∶(0.1～7.5)，最优选100∶(92～115)∶(22～38)∶(0.2～7.5)。

优选地，含钛镍基催化剂是用于甲烷化反应的钛镍基催化剂。

优选地，含钛镍基催化剂是通过沉淀法、优选共沉淀法制备的。

本发明另一方面涉及一种用于制备本发明的含钛镍基催化剂的方法，包括以下步骤：

(a)提供镍阳离子、稀土金属阳离子水溶液以及钛前体水溶液；