[发明专利]用于煤制天然气甲烷化反应器的催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种用于煤制天然气甲烷化反应器的催化剂，其特征在于：包括活性组分、载体、第一助剂、第二助剂和石墨，所述活性组分为NiO，所述载体为Al₂O₃，所述第一助剂为稀土金属氧化物La₂O₃、CeO₂或Sm₂O₃中的一种或者两种，第二助剂为CuO，该催化剂中各组分的质量百分比为：NiO：10～40％、Al₂O₃：40％～75％、La₂O₃或CeO₂或Sm₂O₃或任意两者的组合为：5％～20％，任意两者之间无比例限定、CuO：2～15％、石墨：2％。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述催化剂中各组分的质量百分比为：NiO：20～35％、Al₂O₃：50％～70％、La₂O₃或CeO₂或Sm₂O₃或任意两者的组合为：5％～12％，任意两者之间无比例限定、CuO：3～8％、石墨2％。

3.一种制备权利要求1所述催化剂的方法，包括如下步骤：

步骤1：混合溶液的配制，具体方式是：首先按照质量百分比称取水合硝酸镍Ni(NO₃)₂·6H₂O，使得分解后NiO的含量为催化剂总质量的10～40％、称取水合硝酸铝Al(NO₃)₃·9H₂O，使得分解后Al₂O₃的含量为催化剂总质量的40～75％、称取含La₂O₃或CeO₂或Sm₂O₃或任意两者的稀土金属硝酸盐水合物，使得分解后稀土金属氧化物的含量为催化剂总质量的5～20％、称取水合硝酸铜Cu(NO₃)₂·3H₂O，使得分解后CuO的含量为催化剂总质量的2～15％，称取尿素，按照沉淀溶液中所有金属离子来计算，沉淀剂过量5～25％，然后将称取的各物质加去离子水溶解，形成混合溶液，该混合溶液中阳离子按照+1价阳离子计算的总浓度约为0.5～1.5mol/L；

步骤2：加热沉淀，具体方式是：首先在带搅拌装置的釜式反应器中将步骤1配制的混合溶液在均匀搅拌的情况下，以1～2℃/min的速度加热至90～95℃，同时检测混合溶液pH值的变化情况，初始溶液的pH值在4.0～5.0，当pH值上升至5.0，降低加热温度至80～85℃，维持10～15h，在这个pH值范围内，混合溶液中的Al⁴⁺离子首先以Al(OH)₃的形式沉淀出来，形成Al(OH)₃絮状沉淀；随后将溶液升温至90～95℃，当pH值上升至6.0，降低加热温度至80～85℃，维持5～10h，在这个pH值范围内，混合溶液中的Cu²⁺离子以Cu(OH)₂的形式沉淀出来，附着于Al(OH)₃絮状沉淀之上；随后将溶液升温至90～95℃，当pH值上升至7.2，降低加热温度至80～85℃，维持10～15h，在这个pH值范围内，混合溶液中的Ni²⁺离子以Ni(OH)₂的形式沉淀出来，附着于已附着Cu(OH)₂的Al(OH)₃絮状沉淀之上；随后将溶液升温至90～95℃，保持反应10～15h，在这个pH值范围内，混合溶液中的稀土金属离子以氢氧化物的形式沉淀出来，附着于从外到内已附着Ni(OH)₂和Cu(OH)₂的Al(OH)₃絮状沉淀之上；

步骤3：沉淀过滤，具体方式是：采用真空度为0.7-0.9个大气压的真空抽滤机将步骤2所得的从外到内已附着稀土金属离子氢氧化物、Ni(OH)₂和Cu(OH)₂的Al(OH)絮状沉淀过滤，得到滤饼；

步骤4：滤饼洗涤，具体方式是：首先用去离子水冲洗步骤3得到的滤饼10分钟，然后将滤饼移至带搅拌装置的釜式反应器，分散在去离子水中，加热至40～85℃恒温，搅拌15～30分钟，再次抽滤，以上洗涤过程重复2～6次；

步骤5：干燥和焙烧，具体方式是：首先将步骤4洗涤完的滤饼放入真空度为0.85-0.95个大气压的烘箱内抽真空，然后升温至60～85℃恒温干燥4～48h，最后送入马弗炉，将滤饼在惰性气氛中恒温焙烧1～10h，焙烧温度为450～700℃，得到焙烧滤饼，此时催化剂内各成分转化为相应的氧化物；

步骤6：成型，具体方式是：首先将焙烧滤饼破碎，然后添加催化剂总质量2％的石墨，将破碎后的焙烧滤饼和石墨混合均匀，随后用压片机压片成Φ2.5×2.5mm²、Φ3.5×3.5mm²或者Φ5.0×5.0mm²的圆柱形，最后再在马弗炉中在惰性气氛中恒温焙烧1～5h，焙烧温度450～700℃。