[发明专利]一种用天然气生产城市煤气的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用天然气生产城市煤气的催化剂，本发明进一步涉及这种催化剂的制备工艺，具体是采用特定的矾土作为原料和连续焙烧作业制得。

背景技术

随着国家“西气东输”工程的进展，我们正面临着能源结构的调整和大规模利用天然气的任务。天然气用于城市燃气是必然趋势。由于天然气和城市煤气、城市燃气(目前使用的标准)的组分含量(请参阅表1天然气和城市燃气的成分)、输送压力指标等都不同，所以，燃烧过程的工艺控制指标和输送用的管网要求也不同，既不能将原来城市燃气的器具直接用于天然气燃烧，也不能直接采用原来的输送管网输送已经加压的天然气(远距离输送压力更大)。如果对燃具和管网进行改造，需要相当长的时间，而且这种改造还需要投入相当的资金和设备。因此，城市燃气转换为天然气需要经历一段相当长的过渡时期。在这段过渡时期内，将天然气作为原料，生产城市煤气，进而微微调整为目前标准的城市燃气是一个确实可行的方法，也是城市燃气发展规划和重要课题。

表1天然气和城市煤、燃气的成分(％)

目前，用天然气制备氨或甲醇合成气已经积累了很多的经验，其中对甲烷蒸汽转化用的负载型镍催化剂进行了大量的研究。业内人员都知道，合成气是由58.2％H₂、8.5％CO、11.5％CO₂、0.2％CH₄、21.3％N₂、0.3％Ar组成。催化剂能在一定温度、压力和水蒸汽存在下加速天然气中的甲烷转化为合成气，其根本原因是负载其上的镍活性成分，因此，增加镍含量能提高催化剂活性是众所周知的。但增加镍含量同时将带来了镍晶粒变大，镍表面积减少的弊病，另外，高温下催化剂表面碳沉积物增多，也影响了催化剂的活性，使产率下降、能耗增加。为此，中国发明专利ZL961160772(节能型烃类水蒸气转化催化剂及其用途)，将掺有0.5～3％Wt钾碱(碳酸钾、高岭土和碳酸钙)混合物的a-Al₂O₃粉料成型后，在1373～1673K高温烧结4小时制成载体，然后载体上采用共浸或分浸负载7～20％重量的NiO和稀土氧化物。该专利除具有烧结型催化剂所特有的水氢热稳定性好和使用寿命长外，还具有抗结碳性强的优点，满足节能要求并能用于蒸汽转化制备氢气。但该催化剂的主体原料a-Al₂O₃粉料的价格比较贵，镍含量比较高，增加了成本。

中国发明专利申请2004100218578(以a-Al₂O₃为载体的镍系转化催化剂)公开了用于加速天然气转化为生产氨的合成气体的催化剂组分：NiO为13～16％、TiO₂为0.5～10％、Al₂O₃为75～84％，还有B₂O₃为1％。将具有活性的Al₂O₃在1370℃以上高温下煅烧10小时，测量其中r-Al₂O₃的残留量，以此量配置TiO₂和其他组分，混合球磨，加水造粒，再压制成环状载体，再经1200～1350℃高温煅烧10小时后，在比重1.7的硝酸镍溶液中浸30～45分钟，在420～450℃下硝酸镍分解成NiO。该申请认为其能有效抑制尖晶石的生成，提高抗结碳和使用寿命。但是该专利申请所用材料三氧化二铝，以及两次高温煅烧造成了成本高。同时，上述专利申请的催化剂为了获得转化率采用增加镍含量，也增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低廉、配方和生产工艺简单，无污染，降低能耗，制成的产品强度高、长期运行不易碎、使用寿命长、在800～820℃转化温度下抗折碳、抗氧化性能好的天然气生产城市煤气的催化剂，本发明的另一目的是公开该催化剂的生产方法。