[发明专利]应用于合成气甲烷化的耐硫催化剂及其制法和应用

说明书

本发明涉及一种应用于合成气甲烷化的耐硫钼基催化剂及其制法和应用，所述耐硫钼基甲烷化催化剂是将MoO₃负载在CeO₂纳米棒载体上，得到MoO₃‑CeO₂中间体，其中MoO₃的含量为3～25wt%，载体CeO₂的含量为75～97wt%，然后将所述MoO₃‑CeO₂中间体在H₂和H₂S的混合气体气氛下，于350～500℃硫化制得。本发明制备的催化剂应用于固定床高浓度含硫的介质体系中，能够显著提高反应体系中CO转化率和CH₄选择性。

技术领域

本发明属于催化剂及其制备工艺，主要涉及为一种合成气甲烷化的催化剂的制备方法。

背景技术

天然气作为一种碳氢化合物，燃烧后生成二氧化碳和水，是清洁的能源之一。天然气在能源消费中的比例逐年提高，使得各国争相发展天然气产业。我国是富煤、少气和缺油的能源结构体系，燃煤发电以及燃煤取暖极大的污染着我国的环境，制约着经济的发展。随着人们对环境的逐渐重视以及国家能源新战略的实施，清洁能源需求逐年增长。针对我国的能源结构，大力发展煤制天然气项目，一方面能够有效的控制环境污染，同时也能够高效的利用煤产品。

发展煤制天然气项目关键在于工艺流程和催化剂，工艺流程反应器的能耗及催化剂制约着转化率，它们共同影响着经济效益。在现有的煤制天然气工艺中，催化剂主要是镍基催化剂。专利CN102091631A公开了一种煤制天然气催化剂的制法和应用，采用Al₂O₃作为载体，通过浸渍焙烧后负载氧化镍、氧化镁等过程制备催化剂。专利CN104707621B公开了一种煤制天然气催化剂的制法和应用，其特征是将镍盐、铝盐与碳酸化合物进行反应，通过焙烧进行制备催化剂。煤加压气化后生成的气体中会含有一定量的硫化氢气体，镍基催化剂对硫化氢比较敏感，催化剂容易中毒而失去活性。针对镍基催化剂这种缺点，研究人员开始研究耐硫的甲烷化催化剂。专利CN101745401A公开了一种负载型的耐硫甲烷化催化剂及其制法和应用，其特征是通过将主金属和第二金属配成溶液滴入螯合剂中，加入酸碱调控pH值，在搅拌条件下，加入载体并通过焙烧、研磨等工序得到成品催化剂。CN1101302A专利公布了一种复合型的耐硫甲烷化催化剂，其特点在于将钼系催化剂和氧化系催化剂在通过内复合法和外复合法复合成一种对硫化氢气体不敏感的耐硫催化剂。CN102389808A公开的一种耐硫甲烷化催化剂的制备方法和应用，其特征是将活性组分、促进剂、铝盐混合均匀后，加入碳酸溶液进行沉淀，将沉淀物过滤、蒸干、焙烧制备所需催化剂。将活性组分钼均匀分散在载体上能够增强催化剂的机械强度和比表面积进而可提高催化活性，常用的载体有Al₂O₃、CeO₂、ZrO₂、SiO₂等，其中CeO₂负载活性组分钼有较好的催化活性，但是常规沉淀法制备的CeO₂载体比表面积较小，不利于活性组分的分散。

发明内容

本发明的目的是开发一种制备具有较大比表面积CeO₂载体的合成方法，制备出CeO₂载体的形貌为纳米棒，将活性组分钼负载在载体CeO₂上，提高活性组分的分散性，增强催化剂的催化性能。

本发明制备的氧化物中间体中MoO₃的含量为3～25wt%，载体CeO₂的含量为75～97wt%本发明Mo基催化剂的制备包括如下步骤：