[发明专利]一种焦炉气制甲烷用催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焦炉气制甲烷用催化剂及其制备方法，属于能源化工/石油化工催化技术领域。

背景技术

我国是世界上第一大焦炭生产国，总产能超过4亿吨，占全球总产量的61.6％。每吨焦炭副产约400Nm³焦炉气，我国每年放散约200亿Nm³焦炉气(焦炉气低位热值18.26MJ/Nm³，折标煤1246万吨)，造成严重的环境污染与能源浪费——排放约50亿Nm³甲烷、约13亿Nm³CO、约115亿Nm³H₂。

焦炉气中富含H₂、CO、CO₂以及CH₄等，采用甲烷化关键技术可把放散的焦炉气制成天然气，每年可得到100亿Nm³天然气——约相当于2010年全国天然气消费量(1072亿Nm³)的10％，弥补我国天然气的紧缺。

我国常规天然气资源量约为35～38万亿Nm³，占世界总量的2％；其中可采资源量10～12万亿Nm³，人均天然气剩余可采储量仅相当于世界平均水平的6％。天然气作为一种优质清洁能源，目前在我国一次能源消费中的比重仅为3.9％，远远低于世界23.7％的平均水平。

多年来我国天然气消费增速超过产量增速，进口量逐年大幅增加。2010年我国天然气消费量达到1072亿Nm³，进口天然气166亿Nm³。据国务院发展研究中心预测，到2015年我国天然气消费量增加到1500亿Nm³，需进口400亿Nm³；到2020年消费量增加到3000亿Nm³，届时约有40％依赖进口。可见，焦炉气制天然气将是一种现实的天然气补充来源。

焦炉气利用途径主要包括提氢、合成甲醇、制合成氨以及发电。但是，从焦炉气的组成分析，开发应用甲烷化关键技术可把CO、CO₂、多碳烃转化为甲烷，增加天然气产量，提高能量利用率，提高资源利用效率。

目前文献报道的甲烷化催化剂多以γ～Al₂O₃为载体，这种催化剂强度较差，在高温下γ～Al₂O₃容易与活性组分“烧结”形成无活性的镍～铝尖晶石，同时容易积碳，使催化剂活性及稳定性下降。

因此，寻找一种高效的焦炉气制甲烷用催化剂，提高催化剂的活性和稳定性，是本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焦炉气制甲烷用催化剂。

本发明的目的还在于提供一种上述焦炉气制甲烷用催化剂的制备方法。

为达上述目的，本发明提供了一种焦炉气制甲烷用催化剂，催化剂以SBA-16介孔分子筛为载体，以镍元素为活性组分，以钼的氧化物、钴的氧化物、锆的氧化物或镧的氧化物中的任意一种、任意两种的混合物、任意三种的混合物或全部四种的混合物为助剂。

具体的，镍元素以镍的氧化物的形态、以高分散的形式负载于所述SBA-16介孔分子筛的表面。

具体的，在催化剂中，所述钼的氧化物为钼的各价态的氧化物或钼的各价态的氧化物的混合物；所述钴的氧化物为钴的各价态的氧化物或钴的各价态的氧化物的混合物；所述锆的氧化物为锆的各价态的氧化物或锆的各价态的氧化物的混合物；所述镧的氧化物为镧的各价态的氧化物或镧的各价态的氧化物的混合物。

优选的，以催化剂的总质量为基准，以NiO计的镍的氧化物占5～30wt％，以MoO₃计的钼的氧化物、以CoO₃计的钴的氧化物、以ZrO₃计的锆的氧化物、以La₂O₃计的镧的氧化物中的任意一种、任意两种的混合物、任意三种的混合物或全部四种的混合物占0.5％～8wt％。

本发明所提供的催化剂具有高度有序的介孔结构，介孔的孔壁为晶态；该催化剂的比表面积为600～850m²/g，平均孔径为3.5～5.0nm，孔体积为0.5～1.2cm³g^-1。

本发明还提供了上述焦炉气制甲烷用催化剂的制备方法，其包括以下步骤：