[发明专利]合成气甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种合成气甲烷化催化剂，所述催化剂包括载体，活性组分，和助剂，其中所述载体为Al₂O₃和SiC的复合物，所述活性组分为NiO和Fe₂O₃，所述助剂为Mg、La、Ce中至少一种元素的氧化物；还涉及上述催化剂的制备方法，所述方法包括：(1)将SiC、Al₂O₃和粘结剂的混合浆液喷雾干燥，得到载体颗粒，将载体颗粒依次进行干燥和焙烧，得到催化剂载体；(2)对所述催化剂载体分步顺序共浸渍和负载助剂、NiO和Fe₂O₃，得到所述合成气甲烷化催化剂；还涉及利用合成气生产甲烷的方法，所述方法中使用上述本发明的催化剂。本发明的催化剂催化活性高，选择性高；耐磨损性良好，机械强度高。

技术领域

本发明涉及合成气甲烷化技术，尤其涉及一种合成气甲烷化催化剂，其 制备方法，以及使用该催化剂合成甲烷的方法。

背景技术

随着环境保护要求越来越高，各国都开始重视和推进优化能源结构。其 中，煤炭清洁转化是一种重要的优化手段，该转化的一个重要途径为，煤气 化得到合成气，合成气甲烷化抽取天然气。煤制合成天然气的核心是甲烷化， 甲烷化技术的核心之一是甲烷化催化剂。

合成气甲烷化反应是强放热反应，通常情况下，每转化1％的CO可产生 74℃的温升。因此，对甲烷化催化剂的耐高温性要求非常高。

在绝热固定床甲烷化过程中，为了有效控制反应器温升、减少催化剂积 碳，一般需要稀释原料气并通入部分水蒸汽，最终通过多级的甲烷化反应得 到合成天然气。

与固定床反应器相比，流化床反应器的质量和热量传递具有显著的优势， 更有利于大规模放热，无需稀释原料气即可取得良好的反应效果，因此，采 用流化床反应器实施合成气完全甲烷化来生产天然气，也是多数生产企业的 首选。

另一方面，虽然流化床反应器用于合成气的甲烷化具有优势已经被公认， 但是其对生产工艺的控制，尤其是催化剂的要求也比较高。适于流化床反应 的合成气甲烷化催化剂，需要在催化活性、选择性、机械强度、磨损性等诸 多方面进行平衡，从而在获得良好催化效果的同时，催化剂能够长时间稳定 运行，适于工业化推广。因此，适用于流化床反应器的甲烷化催化剂也是业 内一直被关注和研究的热点。

CN105381803A公开了一种合成气甲烷化的流化床催化剂及其制备方法和 应用。其公开的催化剂包括：5-75％的活性组分Ni，0.1-50％的助剂M(Fe、Co、Mo、Si、Mg、Ca、Sc、Ti、Y、Zr、La、Ce、Yb和Sm中至少一种元素的 氧化物)和余量的载体Al₂O₃；制备方法包括，将镍、铝、助剂的可溶盐溶液 进行共沉淀，将沉淀浆液洗涤后进行喷雾干燥，再经烘干、焙烧制得一定粒 度的微球型甲烷化流化床催化剂。经测定，该催化剂产品在空速GHSV＝20000ml/(h·g)下的CO甲烷化转化率低于87％，选择性高于99.99％；此外，载体 为Al₂O₃，用于流化床反应器时，催化剂的磨损性较差，机械强度低。因此该 催化剂用于CO甲烷化反应虽然具有比较高的选择性，但甲烷转化率偏低，而 且催化剂的寿命不长。