[发明专利]一种镍基催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种镍基催化剂，以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体，以金属Ni为活性组分；其中，以100重量份的催化剂为基准，以金属元素计，镍的含量为5～30重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT‑6。本发明公开的镍基催化剂是以化学性质稳定和热传导性质好的介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体，制备的催化剂具有比表面积大、催化活性高、热稳定性好以及催化剂寿命较长等优点。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种镍基催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

在上世纪七八十年代，因石油能源枯竭，合成气制甲烷替代石油技术得到了广泛关注。鲁奇公司在1984年建立了合成气制甲烷工厂。虽运营25年后因天然气价格降低而关闭，但目前，在欧美地区，合成气制甲烷原料CO采用生物质气化得到，H₂采用清洁能源风能或者生物质发酵转化的电能电解水得到，因而甲烷作为一种生态友好型能源被广泛关注；在中国和印度，合成气制甲烷原料CO通过自有丰富煤资源气化得到以降低石油和天然气进口量，而被密切关注。虽然我国天然气年产量呈现快速稳步增长，但未来一段时间内，我国天然气供需缺口将继续扩大，对外依存度将逐步攀升。因此，多渠道、多方式的扩大天然气资源供给，完善气源结构成为优化我国能源结构的重要战略。煤制天然气作为液化石油气和天然气的替代和补充，可以拓展清洁能源生产的新途径，优化煤炭深加工产业结构，丰富煤化工产品链，符合国内外煤炭加工利用的发展方向，对于缓解国内天然气供应短缺，保障我国能源安全具有重要意义。

CO_1/2甲烷化是强放热反应，会导致反应器温度升高，进一步影响到催化剂活性组分的烧结和催化剂载体的坍塌及副反应的发生，因此该反应要求催化剂在具有高活性的同时，还能抗高温。

甲烷化反应催化剂的活性组分主要有铁、钴、镍、钌和铑等第VIII族元素。其中，相较于其他活性组分，镍因其活性好、价格便宜已被用作工业化催化剂。甲烷化反应催化剂的载体主要有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛和二氧化锆等。目前工业化甲烷化催化剂载体选用价格便宜、耐高温的氧化铝，但活性组分Ni易与载体氧化铝反应形成较难还原的NaAl₂O₄，导致需要高负载量的Ni，造成浪费。二氧化钛过贵，二氧化锆会使催化效果逐渐降低，因此选择高温性能好、价格相对便宜的SiO₂材料做为甲烷化反应催化剂载体很有工业应用前景。

针对现有甲烷化反应催化剂价格昂贵、耐高温性差的问题，急需一种活性高、耐高温、稳定性好的镍基催化剂。

发明内容

为了克服现有技术中甲烷化反应催化剂价格昂贵、耐高温性差的缺陷，本发明的目的在于提供一种活性高、耐高温、稳定性好的镍基催化剂。

本发明的另一个目的是提供一种所述镍基催化剂的制备方法，该方法简单方便。

本发明的再一个目的是提供一种所述镍基催化剂的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种镍基催化剂，以介孔SiO₂分子筛KIT-6(Ia3d)为载体，以金属Ni为活性组分；其中，以100重量份的催化剂为基准，以金属元素计，镍的含量为5～30重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT-6。该介孔SiO₂分子筛KIT-6化学性质稳定，热传导性能好，比表面积大。

所述镍基催化剂的比表面积为500～1000m²/g，优选为550～700m²/g，孔径为3～12nm，优选为8～8.2nm，孔体积为0.4～1.4m³/g，优选为0.6～0.9cm³/g。