[发明专利]一种整体挤出式镍基催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种整体挤出式的镍基催化剂，其特征在于该催化剂包含活性组分、催化助剂、挤出助剂以及催化剂支撑体；其中:

活性组分为镍，其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的35-55％；

催化助剂为稀土金属镧的氧化物，其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的3-5％；

挤出助剂为粘结剂、增塑剂和润滑剂的混合物，其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的5～15％；

余量为催化剂支撑体；催化剂支撑体为γ-Al₂O₃与ZrO₂、TiO₂、SiO₂中一种或几种的混合物；在所述催化剂支撑体中，γ-Al₂O₃的重量含量不低于50％；

所述催化剂挤出助剂中的粘结剂为无机粘结剂和有机粘结剂的组合物；两者的重量比为1～10：1；

所述无机粘结剂为铝溶胶、锆溶胶、钛溶胶、硅溶胶或/和HNO₃；

所述有机粘结剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和/或微晶纤维素；

所述挤出助剂中的增塑剂为脂肪族二元酸脂类、脂肪酸脂类、柠檬酸脂类、多元醇类或/和环氧化合物类增塑剂；

所述挤出助剂中的润滑剂为水溶性润滑剂聚乙二醇或/和固体润滑剂田菁粉。

2.按照权利要求1所述的整体挤出式镍基催化剂的制备方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)按催化剂成分化学计量比称取催化剂支撑体氧化物，用高能球磨机将之干式球磨至粒径为2-10μm；

(2)按催化剂成分化学计量比配制活性组分镍、催化助剂镧的可溶性前驱物水溶液；

(3)按催化剂成分化学计量比称取挤出助剂，连同步骤(1)和步骤(2)所得的混合物一起移入配有加热夹套的捏合机当中，捏合5-10小时，得到适于挤出的催化剂生坯；

(4)用挤出机将步骤(3)得到的催化剂生坯挤出成所需形状并切割成一定尺寸的催化剂中间体；

(5)将步骤(4)得到的催化剂中间体置于50℃烘箱中干燥4小时，然后以1℃/min的升温速率升温至120℃再干燥10小时，移入马弗炉中以2℃/min的升温速率升至750℃焙烧4小时后得到本发明催化剂。

3.按照权利要求2所述的整体挤出式的镍基催化剂的制备方法，其特征在于挤出助剂中，粘结剂、增塑剂和润滑剂的重量比例为5-10：1-5：1。

4.按照权利要求2所述的整体挤出式的镍基催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂挤出助剂中的增塑剂为丙三醇、环氧化亚麻仁油、脂肪酸甘油三酯或/和柠檬酸三丁脂。

5.按照权利要求2所述的整体挤出式镍基催化剂的制备方法，其特征在于所述催化剂活性组分镍、催化助剂镧的前驱物为可溶性的硝酸盐。

6.按照权利要求2所述的整体挤出式镍基催化剂的制备方法，其特征在于将催化剂制备过程的步骤(1)和步骤(2)合并，即按催化剂成分化学计量比称取催化剂支撑体氧化物，配制活性组分镍、催化助剂镧的可溶性前驱物水溶液，将两者混合，用高能球磨机将之湿式球磨至粒径为2-10μm。

7.按照权利要求1所述的整体挤出式镍基催化剂的应用，其特征在于所述催化剂用于合成气甲烷化反应，所述催化剂的应用条件为：

将制备完成的催化剂模块化叠加，在通道方向的上、下两个端面加装封头予以固定，在机械作用下组装成催化剂单元模块，再按模块将催化剂装填至甲烷化反应器当中；甲烷化反应条件如下：压力为1.0-5.0MPa、温度为280-700℃、空速为10000-40000h^-1、H₂/(3CO+4CO₂)的摩尔比为1.00-1.20；在该反应条件下，CO、CO₂转化率接近平衡转化率，CH₄选择性达到99.9％。