[发明专利]一种CO2

说明书

本发明提供一种CO₂完全甲烷化催化剂，所述催化剂活性组分为NiO，所述助剂为La₂O₃和/或CeO₂，或助剂为MgO和La₂O₃和/或CeO₂，或助剂为Fe₂O₃和MgO和La₂O₃和/或CeO₂，所述载体为Al₂O₃，该催化剂中各组分质量百分比为：NiO：10‑20％，La₂O₃和/或CeO₂：1‑5％，MgO：1‑5％，Fe₂O₃：1‑5％，其余为Al₂O₃。该催化剂采用共沉淀法制备，经干燥、焙烧、成型进行应用。该催化剂在压力2.5‑4.5MPa、温度300‑400℃、空速15000‑50000ml·g^‑1·h^‑1、H₂/CO₂＝4‑4.5的反应条件下，CO₂转化率和CH₄选择性均可接近100％。该催化剂制备简单、同时在高空速下，表现出优越的性能，适于工业化生产应用。

技术领域

本发明涉及二氧化碳甲烷化技术领域，具体地说是一种用于二氧化碳甲烷化的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化碳作为温室气体的主要成分而导致的全球气候问题，已严重影响到人类的生存。二氧化碳减排的要求和能源可持续发展的需要，归根结底是如何实现新的碳循环问题，因此，二氧化碳作为碳资源加以转化和利用成为多年来科技工作者努力的目标。甲烷是天然气的主要成份，其作为清洁能源已被广泛使用。目前天然气最多的用途是利用甲烷燃烧产生的巨大热能，而在燃烧过程中生成的二氧化碳不可避免地排入大气。将二氧化碳通过加氢可完全甲烷化，因此在新的碳循环理念中，甲烷-二氧化碳-甲烷过程是非常重要、极具意义的一个方面。

催化氢化CO₂至CH₄也叫Satatier反应，由Paul Sabatier首次提出。一般过程为CO₂与H₂按特定比例通入固定床或流动床反应器，控制一定的温度和压力，CO₂与H₂在催化剂催化下反应生成甲烷和水。各金属元素对甲烷化过程的催化作用活性顺序为：RuIrRhNiCoOsPtFeMoPdAg。Ru的甲烷化活性最高，但考虑到价格等因素，完全甲烷化过程一般选用Ni基催化剂。公开号为CN1107078A的中国发明专利申请提供了一种用于二氧化碳加氢反应的催化剂，以天然海泡石为载体。公开号为CN104148065A的中国发明专利申请提供了一种用于二氧化碳甲烷化的催化剂及其制备方法。它以贵金属Ru或Rh作为主要催化活性组分，以I、II主族，第II、III、VII副族元素中的一种或几种为助剂，以SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂中的一种或多种作为载体。公开号为CN101773833的中国专利提供了一种二氧化碳甲烷化催化剂及制备方法，它是以气凝胶氧化物为载体的镍基催化剂。以上专利公开提供的载体或活性组分都比较复杂，成本比较高，不适宜大范围推广。二氧化碳完全甲烷化过程是指在H₂和CO₂接近化学计量比，最大限度利用H₂，高空速下实现CO₂转化率和CH₄选择行均接近100％的工业过程。

发明内容