[发明专利]一种新型甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及化工领域，尤其是煤化工领域，具体为一种新型甲烷化催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，对于能源的需求日益增长，我国天然气市场进入快速发展期。2012年，我国天然气进口量（含液化天然气）为425亿立方米，较2011年同比增长31.1%，天然气对外依存度达28.9%，比2011年增加5个百分点；2015年，我国国内天然气需求量将达到2000亿Nm³，市场缺口约400亿Nm³；在2016～2020年期间，天然气需求增速将保持在年平均8%左右，且到2020年，天然气需求量可望超过3000亿Nm³，市场缺口将达到900亿Nm³，届时将有40%的天然气依赖进口。针对天然气需求量日益增长的情况，我国迫切需要增加天然气的产量，以减少对进口天然气的依赖。

与石油等能源相比，我国煤储量相对丰富，因此，利用煤制天然气或合成气具有广阔的前景。煤制天然气的能源转化效率较高，可达50%，其比煤间接液化（转化效率为32%）和煤直接液化（转化效率为38%）的效率都高，从能量利用角度出发，煤制天然气是利用煤炭的一种较好的利用途径。

利用高温绝热工艺进行甲烷化工艺设计的能量利用率高，也是目前主流的工艺技术，结合该技术，目前国外托普索公司、戴维公司具有成熟的高温甲烷化催化剂技术。目前，该类催化剂主要依靠进口，相应的许可费用较高，而国内尚无工业化应用的催化剂。因此，国内迫切需要此类耐高温甲烷化催化剂。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前耐高温甲烷化催化剂主要依靠进口，费用较高，而我国国内迫切需要此类耐高温甲烷化催化剂的问题，提供一种新型甲烷化催化剂及其制备方法。本发明催化剂的原料、制备方法均与现有技术有显著区别，该催化剂能够用于煤制气高温高压生产合成天然气，及其它富含CO、CO₂和H₂气体的甲烷化制备。该催化剂包括活性组分、载体、第一助剂、第二助剂等，该催化剂适于煤制气高温高压生产合成天然气。其具有良好的高温活性、稳定性和抗积碳性，完全能够满足耐高温甲烷化催化剂的生产需要，对于该类催化剂的国产化，降低生产成本，具有重要的意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型甲烷化催化剂，包括活性组分、载体、第一助剂、第二助剂，以Ni为活性组分，以Al₂O₃为载体，第一助剂为镧、铈、钐的氧化物中的一种，第二助剂为镁、锰、铁、锆的氧化物中的一种或几种；活性组分、载体、第一助剂、第二助剂均以氧化物的形式存在于该催化剂中。

以氧化态计，活性组分的质量百分比为15～55%，第一助剂的质量百分比为1～6%，第二助剂的质量百分比为3～15%，余量为载体。

以氧化态计，活性组分的质量百分比为25～45%，第一助剂的质量百分比为2～5%，第二助剂的质量百分比为7～11%，余量为载体。

所述第一助剂为镧的氧化物。

前述新型甲烷化催化剂的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备还原溶液：将还原剂溶于水中，得还原溶液；

（2）制备原料液：分别取硝酸镍、硝酸铝、第一金属盐、第二金属盐，将硝酸镍、硝酸铝、第一金属盐、第二金属盐与水混合均匀，得原料液；

（3）混合反应：将还原溶液加入等体积的原料液中，搅拌均匀，得溶液一，再在剧烈搅拌下，向溶液一中加入与溶液一等体积的碱性溶液，得溶液二，将溶液二转移至反应釜中，将反应釜密封后，放入烘箱中，将烘箱内的温度升温至100~200℃，恒温10~15h后，冷却至室温，最后将反应釜从烘箱中取出；

（4）后处理：将从烘箱中取出的反应釜内的反应产物过滤、洗涤至pH值至6～7，得洗涤物，将洗涤物在80~120℃下干燥4~30h后，再在300~550℃下焙烧2~12h，即得新型甲烷化催化剂；

所述步骤1中，还原剂为甲醛、水合肼、次亚磷酸钠、抗坏血酸中的一种；所述还原溶液中，溶质的质量浓度为100~150g/L；

所述步骤2中，第一金属盐为硝酸镧、硝酸铈、硝酸钐中的一种，第二金属盐为硝酸镁、硝酸锰、硝酸铁、硝酸锆中的一种或几种；