[发明专利]一种煤气层处理催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种煤层气处理催化剂，所述催化剂含有负载锌的氧化铝和硫酸酰铈，所述负载锌的氧化铝包裹在硫酸酰铈的周围，所述负载锌的氧化铝与硫酸酰铈的重量比为8:1‑2:1，以负载锌的氧化铝重量为基准，锌以氧化物计的含量为5wt%‑25wt%；所述催化剂的制备方法，包括如下内容：首先将含锌化合物和氢氧化铝浆液混合均匀，然后将混合液喷浸在硫酸酰铈的周围，经干燥、焙烧后制得煤层气脱氧催化剂。该催化剂用于煤层气脱氧具有活性高、反应温度低、制备方法简单、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种煤气层处理催化剂及其制备方法，具体地说涉及一种低温高活性煤气层脱氧催化剂及其制备方法。

背景技术

我国是煤炭生产大国，每年因煤炭的生产就会产出大量不同浓度的煤层气，开发有效的煤层气利用技术、减少甲烷的直接排放是我国建设节能环保型可持续发展模式、打造低碳经济体系的一个组成部分。结合节能减排以及对环境要求的提高，切实合理的开发煤层气这一低品位能源，并很好的将其转化为可利用的资源，扩大煤层气的使用范围和规模，提高煤层气的利用效率，具有节能和环保的双重意义，符合国家对能源政策的规划，符合国际环保组织对温室效应的控制，更符合我国对低品位能源开发使用的大力支持，促进国内对煤层气产业的快速发展。

焦炭燃烧法脱氧（ZL02113627.0、200610021720.1）是在高温条件下，富含甲烷气体中的氧与焦炭反应，同时部分甲烷与氧反应从而达到脱氧目的。其优点在于约70%的氧与焦炭反应，30%的氧与甲烷反应，因此甲烷损失较小。但缺点在于要消耗宝贵的焦炭资源，焦炭消耗成本约占整个运行费用的50%左右。此外，焦炭脱氧法在加焦、出渣时劳动强度大，环境灰尘大，难以实现自控操作及大规模生产，且焦炭中带有多种形态的硫化物，导致除氧后气体中含硫量增加。

国内外研究负载型贵金属催化剂的技术较为成熟。如中科院大连物化所在催化剂体系中添加具有储放氧功能的稀土铈组份，制备出新型负载型钯贵金属催化剂，可以将甲烷浓度为39.15%，氧气浓度为12.6%的煤层气脱氧处理后，产气中氧气浓度在0.1%以内，氧气转化率高于96%。由于贵金属催化剂价格昂贵且资源有限，应用范围受到限制。而非贵金属氧化物催化剂原料廉价易得，因而受到极大关注。但是非贵金属受活性所限，需要在较高的温度进行反应，能耗较大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种煤层气脱氧催化剂及其制备方法。该催化剂具有活性高、反应温度低、制备方法简单、成本低等优点。

一种煤层气脱氧催化剂，所述催化剂含有负载锌的氧化铝和硫酸酰铈，所述负载锌的氧化铝包裹在硫酸酰铈的周围，所述负载锌的氧化铝与硫酸酰铈的重量比为8:1-2:1，优选为6:1-3:1，以负载锌的氧化铝重量为基准，锌以氧化物计的含量为5wt%-25wt%，优选10 wt%-20wt%。

上述催化剂中，所述包裹在硫酸酰铈的周围的负载锌的氧化铝厚度为15μm-130μm，优选为20μm-100μm。

上述催化剂中，所述硫酸酰铈可以为球形或条形，优选球形；硫酸酰铈当量直径为1mm-8mm，优选3mm-5mm。

一种煤层气脱氧催化剂的制备方法，包括如下内容：首先将含锌化合物和氢氧化铝浆液混合均匀，然后将混合液喷浸在硫酸酰铈的周围，经干燥、焙烧后制得煤层气脱氧催化剂。

上述方法中，所述硫酸酰铈采用市售商品或者按照现有技术进行制备均可。一种硫酸酰铈的具体制备方法如硫酸铈在300-500℃焙烧1-10h制备。所述氢氧化铝浆液一般采用拟薄水铝石浆液。拟薄水铝石又名一水合氧化铝或假一水软铝石，分子式为AlOOH·nH₂O（n=0.08-0.62）。对于氢氧化铝浆液的制备方法没有特别的限定，可以为本领域常用的各种方法，例如可以为醇铝水解法、铝盐或铝酸盐的酸法或碱法、NaA1O₂溶液通入CO₂的碳化法等。具体的操作方法为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。