[发明专利]一种CH4

说明书

一种CH₄转化用高效多孔结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)煅烧制备基体；(2)喷淋活性成分和助剂；(3)加热分解；(4)基体还原；(5)喷淋浆液；(6)二次加热分解。本发明的方法工艺简单，制备的催化剂具有抗碳性好、高温稳定性强等特点，适合工业应用。

技术领域

本发明属于甲烷转化用催化剂的技术领域，具体地，涉及一种CH₄转化用高效多孔结构催化剂的制备方法。

背景技术

众所周知，甲烷(CH₄)在自然界中的资源十分丰富，主要来自油田气、天然气以及煤田气等。长期以来尽管由于天然气通常远离能源消耗的人口稠密及工业集中的中心区，运输、压缩液化和储存费用高，但是它是最理想的高热值环保燃料，所以主要用作燃料，只有很少一部份用于以甲烷为起始原料的天然气化工，例如制造尿素、甲醇以及碳氢化合物或作为燃料电池的原料等。

为了改进来自天然气甲烷作为生产有机化工产品及液态烃如乙烯乙烷、汽油和柴油等的原料的经济性，世界各国投入大量人力和物力研究开发甲烷的转化反应。人们一直在努力改进能量效益，降低基本投资，减少炭沉积，开发研究焦点集中于甲烷转化催化剂上，通过改进或开发新的催化剂实现上述目的。

镍基催化剂本身能催化碳的形成，通过甲烷的分解和CO的歧化导致碳无素在催化剂上的沉积，从而使催化剂失去活性，同时由于炭的沉积堵塞转化器的管道，造成反应被迫终止。预先用硫钝化镍基催化剂和贵金属催化剂在动力学上能防止炭地形成，但预先用硫钝化镍基催化剂的活性太低，而贵金属催化剂价格太高，并且原料甲烷气中必须预先脱除使贵金属催化剂中毒的有害杂质，因此成本昂贵，应用受到限制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种CH₄转化用高效多孔结构催化剂的制备方法。本发明的方法工艺简单，制备的催化剂具有抗碳性好、高温稳定性强等特点，适合工业应用。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种CH₄转化用高效多孔结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)煅烧制备基体：将SiO₂、铝镁尖晶石和胶岭石按1∶1.5-2：2-3的质量比在球磨机内混合均匀成混合物，然后加入所述混合物质量的5-8％的羟甲基纤维素钠，8-10％桐子油，30-35％的水，混合均匀后陈腐，在成型机中挤成多孔结构的基体，所述多孔结构的基体的孔密度为10-20孔/cm2，并在1100-1200℃煅烧；

(2)喷淋活性成分和助剂：使用硝酸镍、硝酸锌、硝酸钴、硝酸锡和硝酸镁的混合溶液对步骤(1)中煅烧后的基体进行全方位、循环反复喷淋，所述混合溶液的总浓度为1.5-2mol/l，硝酸镍、硝酸锌、硝酸钴、硝酸锡和硝酸镁的摩尔比为1：2：2∶1：1，其中喷淋溶液体积量与基体体积比为4-5∶1；

(3)加热分解：喷淋结束后，在90-100℃干燥3-4h，之后再加热到450-500℃进行加热分解2-3h；

(4)基体还原：将步骤(3)中加热分解后的基体和石英砂混合均匀，加入固定床反应器中；同时通入氢气进行还原，通入氢气的流量为100-120ml/min，还原温度为500-600℃；

(5)喷淋浆液：用含Zr(SO₄)₂的Al(OH)₃浆液对步骤(4)的产物进行全方位、循环反复喷淋，然后进行干燥；所述浆液与步骤(4)的产物的体积比为6-7:1，含Zr(SO₄)₂的Al(OH)₃浆液中Zr(SO₄)₂的重量含量为10wt％-12wt％；