[发明专利]一种合成气甲烷化催化剂及制备方法和应用

权利要求书

1.一种固定床合成气甲烷化纳米催化剂，按质量将7～14份镍前驱体盐、34～45份载体铝前驱体盐、1～4份助剂锆前驱体盐和19～23份强碱性物质混合，通过低热固相合成法制备催化剂；所述催化剂，按照组分氧化物的质量分数百分比计，其组成为：氧化镍组分30～60％，ZrO₂助剂2～10％，氧化铝载体30～65％；所述催化剂中NiO的颗粒尺寸为50～150nm。

2.根据权利要求1所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂，其特征在于，所述镍前驱体盐为硝酸镍、乙酸镍或草酸镍中的一种；所述铝前驱体盐为硝酸铝；所述助剂锆前驱体盐为硝酸锆或硝酸氧锆中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂，其特征在于，在制备过程中还加入分散剂聚乙二醇。

4.根据权利要求3所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂，其特征在于，所述聚乙二醇的平均分子量为2000～6000。

5.一种权利要求1至3中任一项所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将7～14份镍前驱体盐、34～45份载体铝前驱体盐、1～4份助剂锆前驱体盐和19～23份强碱性物质在常温、常压下混合，再加入3～7份分散剂，研磨得到黏状催化剂产物；

2)将步骤1)得到的黏状催化剂产物用去离子水洗涤至中性，然后干燥、焙烧，得到精制的催化剂。

6.根据权利要求5所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述强碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾中的一种。

7.根据权利要求5所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述干燥条件为在110℃下干燥8小时；所述焙烧条件为在600℃下焙烧6小时。

8.一种固定床合成气甲烷化纳米催化剂的应用方法，包括：

1)在将权利要求5所述的制备方法得到的固定床合成气甲烷化纳米催化剂在固定床中进行还原；

2)将还原后的催化剂应用于固定床甲烷化反应中，反应条件为：反应温度为600℃、反应压力3.0MPa、空速20000mL/(g·h)、原料气H₂/CO体积比为3:1。

9.根据权利要求8所述的固定床合成气甲烷化纳米催化剂的应用方法，其特征在于，所述催化剂的还原温度为600℃，还原时间为4小时，还原压力为常压，还原气氛为H₂/N₂混合气，摩尔比为1:4，空速为10000mL/(g·h)。