[发明专利]一种甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种甲烷化催化剂及其制备方法，属于以焦炉煤气或者煤为原料制备天然气技术领域，包括以下步骤：(1)制备MgAl₂O₄尖晶石载体；(2)制备催化剂粉料；(3)将催化剂粉料、纯铝酸钙水泥和石墨以质量比为87～88∶8～9∶3～5一起加入球磨机内球磨，球磨后的物料加入脱盐水混合均匀，然后制粒，最后压制成型为Φ3.5×3.5mm圆柱体或者Φ11×8×2mm七孔柱状，即为成型后的催化剂颗粒，在0.8MPa蒸气压力下养护6～12h，养护后的催化剂于100～200℃条件下8～20h，即得氧化态成品催化剂；(4)氧化态成品催化剂经脱物理水、还原和钝化后得所需的预还原型甲烷化催化剂。具有优异的低温活性、高温活性、水热稳定性及抗积碳性能，可在高温高压和高空速条件进行气体合成，制备过程简单，容易控制。

方法领域

本发明属于以焦炉煤气或者煤为原料制备天然气技术领域，具体是一种用于制备天然气技术的甲烷化催化剂及其制备方法。

背景方法

中国基础能源格局的特点是“富煤贫油少气”，煤炭占能源资源总储量的80％以上，可采储量居世界第三，石油资源总量约占世界的1.7％，天然气资源量初步估算仅仅相当于世界总储量的1％左右。然而近年来，随着国家环保要求日趋严格，天然气作为一种优质、高效的清洁能源，需求量不断加大，多地更是在冬季出现严重的“气荒”；如何利用现有资源解决这一问题已迫在眉睫，因此国内煤制天然气产业迎来了蓬勃发展机遇。

煤制天然气技术是煤经过煤气化、合成气变换、合成气净化和甲烷化等过程，该技术是将高碳能源向低碳、富氢能源转化的有效途径，其中煤气化、甲烷化是关键。截止目前，煤气化技术已比较成熟，高温甲烷化反应是CO、CO₂与H₂在一定温度、压力和催化剂存在条件下，转化为甲烷过程，甲烷化反应均为强放热反应，每1％CO转化能引起72℃左右的温升，每1％CO₂转化能引起60℃左右的温升，而目前煤气化生产出的合成气含量较高，达到23％～60％，气化产生如此高的合成气含量对甲烷化技术提出更高要求。因此，目前甲烷化技术需要解决的关键技术是高温甲烷化催化剂和高温反应器。其中，高温甲烷化催化剂的选择至关重要，直接决定了反应能否顺利进行。

近10年来，国内部分研究机构、大学等已经在煤制天然气甲烷化催化剂上进行了大量的研究工作，存在的主要问题仍然是催化剂耐高温稳定性差、易烧结；因此开发一种具有高温稳定性好、抗烧结能力强的甲烷化催化剂成为了本领域技术人员亟待解决的主要问题。

发明内容

针对上述现有的甲烷化催化剂存在耐高温稳定性差、易烧结的缺陷，本发明的目的在于提供一种甲烷化催化剂及其制备方法。

一种甲烷化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备MgAl₂O₄尖晶石载体；

(2)制备催化剂粉料，制备方法具体包括如下步骤：

A将Ni(NO₃)₂、La(NO₃)₃、Zr(NO₃)₄和Mn(NO₃)₂四种溶液配置所得的硝酸盐混合液即为金属液，混合液中NiO含量为60～120g/L，La₂O₃含量为1～10g/L，ZrO₂含量为1～15g/L，MnO₂含量为5～30g/L；

B将碱液在搅拌下升温至70-80℃，用金属液与碱液进行中和反应，中和反应的温度为75-85℃，中和反应的时间为60-120min，中和反应结束后，在70-80℃条件下热老化60-120min，然后加入MgAl₂O₄尖晶石载体，继续在70-80℃条件下保温搅拌成化60-120min；