[发明专利]一种稀土甲烷化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种稀土甲烷化催化剂，解决了现有技术中甲烷化制合成天然气催化剂稳定性差，抗积炭不理想的问题。本发明的稀土甲烷化催化剂，包括弱碱性载体，以及负载于所述弱碱性载体上的稀土化合物、氧化镍和含钾化合物，所述催化剂的总质量百分含量之和按100％计，各组分的质量含量为：弱碱性载体：60％～90％，稀土化合物：0.5％～2％，氧化镍：8％～40％，含钾化合物：0.2％～1％。本发明还公开了该稀土甲烷化催化剂的制备方法，以及在合成气制合成天然气中的应用。本发明的催化剂强度高、抗碳性好，适于高温条件下反应。

技术领域

本发明属于甲烷化催化剂技术领域，特别涉及一种稀土甲烷化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在合成氨系统中，甲烷化催化剂被用于低浓度碳氧化物的加氢甲烷化反应中，此工艺已比较成熟，其针对的碳氧化物的含量，在合成氨仅占﹤1％，放出的反应热较少。而焦炉煤气及其他合成气制合成天然气需处理的碳氧化物的含量在10％～30％，其含量相当高，甲烷化反应量大，反应绝热温升很大，对合成天然气催化剂的提出更高的要求。目前，国内甲烷化制合成天然气催化剂稳定性差，抗积炭不理想的现实，很难满足生产工艺的要求。

中国专利CN 103691444 A(一种新型的高温甲烷化催化剂及其制备方法)说明书中记载了“以镍为活性组分，以氧化铈为助剂，载体为氧化铝、氧化硅、氧化钛的混合物”，该专利中催化剂具有强度高，活性好，热稳定性好，抗积炭性好，耐高温性能好等特点，但通过评测发现随运行到催化剂寿命后期存在收缩率大、破碎率高、床层压降升高、碳含量明显升高的现象，难以满足工业应用要求。

中国专利CN 102513119 A(一种煤制天然气的催化剂及其制备方法)说明书中记载了“氧化铝为载体，镍为主要活性组分，稀土为助剂。主要组分的质量百分含量分别为：NiO 20％～40％，La₂O₃ 10％～20％，Al₂O₃ 40％～60％，石墨3％～10％，煤制天然气的催化剂制备方法包括沉淀反应制得催化剂半成品、干燥、煅烧及压制成型步骤”。该专利中催化剂具有强度高，活性好，热稳定性好，抗碳性佳，良好的耐高温性能。但依然存在长期高温条件下烧结现象，碳含量明显升高的现象，不能满足系统的需要的技术问题。并且煤制天然气过程中，可能会有温度暂时突然上升，比如上升到750-800℃时持续些时间后又降为正常温度，这种突然升温现象易使催化剂加剧烧结失活、积碳等，影响催化剂寿命。

因此，提供一种甲烷化催化剂，强度高、抗碳性好，适于高温条件下反应，成为了本领域技术人亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种稀土甲烷化催化剂，解决现有技术中甲烷化制合成天然气催化剂稳定性差，抗积炭不理想的问题。

本发明还提供了该稀土甲烷化催化剂的制备方法。

本发明又提供了该稀土甲烷化催化剂在合成气制合成天然气中的应用。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所述的一种稀土甲烷化催化剂，包括弱碱性载体，以及负载于所述弱碱性载体上的稀土化合物、氧化镍和含钾化合物，所述催化剂的总质量百分含量之和按100％计，各组分的质量含量为：

弱碱性载体：60％～90％，

稀土化合物：0.5％～2％，

氧化镍：8％～40％，

含钾化合物：0.2％～1％。

进一步地，所述弱碱性载体为高岭土经Ca、Mg修饰制得。

进一步地，所述稀土化合物为含La或Ce的化合物。

本发明所述的一种稀土甲烷化催化剂的制备方法，包括以下步骤：