[发明专利]一种热稳定性极高的镍基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种镍基催化剂，所述镍基催化剂以介孔SiO₂分子筛KIT‑6为载体，以金属Ni为主要活性组分，辅以金属助剂；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，金属助剂的含量为0.1～10重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT‑6。本发明提供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，涉及一种热稳定性极高的镍基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，随着生态环境问题的日益突出，中国对于能源结构调整的力度不断加大。中国的能源结构长期以来呈现了“富煤、贫油、少气”的格局，依托丰富的煤炭资源，发展煤制天然气不仅符合煤炭资源清洁利用的发展方向，也可以缓解我国天然气供不应求的难题。甲烷化技术是发展煤制天然气技术的研究重点，其核心是高效且稳定的甲烷化催化剂。合成气甲烷化是一个剧烈放热的反应(CO+3H₂→CH₄+H₂O，ΔH_298K＝-206.1kJ/mol)，低温、高压都有利于反应的正向进行。从热力学角度来看，1％的CO生成甲烷就可以令反应体系的温度升高60～70℃。CO甲烷化时，催化剂表面的温度往往高于反应体系的温度，而且合成气中CO的含量约有25％，这就要求甲烷化催化剂具有较好的耐高温性能。

载体Al₂O₃因其价格便宜、机械强度高而被广泛的应用在CO甲烷化催化剂中，但是，Ni/Al₂O₃催化剂在制备过程中(焙烧时)会生成难以还原的NiAl₂O₄，降低了金属Ni的使用率。为获得较高的CO甲烷化活性，催化剂中Ni的负载量往往在20wt％以上。但是，Ni的塔曼温度不高(590℃)，在高温下，催化剂中的Ni颗粒很容易通过Ostwald熟化机制(Ni原子的热迁移)，造成Ni颗粒的团聚甚至催化剂的烧结失活。

针对现有Ni基甲烷化催化剂的金属Ni利用率低、Ni颗粒易团聚和易积碳导致的催化剂失活等问题，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Ni基甲烷化催化剂的金属Ni利用率低、Ni颗粒易团聚和易积碳导致的催化剂失活的缺陷，本发明的目的在于提供一种活性高、耐高温、稳定性好的热稳定性极高的镍基催化剂。

本发明的另一个目的是提供一种所述热稳定性极高的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热稳定性极高的镍基催化剂的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面提供了一种热稳定性极高的镍基催化剂，所述镍基催化剂以介孔SiO₂分子筛KIT-6(Ia3d)为载体，以金属Ni为主要活性组分，辅以金属助剂；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，金属助剂的含量为0.1～10重量份，余量为介孔SiO₂分子筛KIT-6。该介孔分子筛载体介孔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，孔径为3～12nm，孔体积为0.4～1.4m³/g。