[发明专利]煤制天然气催化剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术，具体涉及一种煤制天然气催化剂及其制备方法。

背景技术

天然气具有高效、洁净、传输方便的特征，是一种较理想的清洁能源，然而中国是一个“富煤、少油、贫气的”国家，目前中国一次消费能源中，天然气仅占3％。但市场对天然气的需求快速增长。中国的能源特色在煤，解决能源问题的关键是如何清洁高效地利用好煤，煤制天然气具有能源转换效率高、耗水量低、成本低、废弃物少等优势。加快煤炭洁净化开发利用，发展煤基气态能源产业，已经成为当今世界许多国家应对全球能源危机和生态环境危机的重要战略选择。

原来合成氨的甲烷化催化剂只需要对含CO+CO₂≤0.7％的原料气，放出的反应热较少，此时要求的甲烷化催化剂的耐热性能也要好。而现在合成天然气经处理后的CO达15～20％的合成气甲烷化反应，放出的反应热是原来用合成氨的甲烷化催化剂条件的几十倍，对合成天然气所需的催化剂耐热、耐高温性能是突出的要求。合成氨的甲烷化催化剂要求出口CO含量小于10ppm，活性要求高；而合成天然气所需的催化剂的合成天然气所需的催化剂的活性可以降低要求，出口的合成天然气中含CO≤1.0％。

煤制合成天然气就是煤经过气化产生合成气，再经过净化处理，最后甲烷化合成热值大于8000卡/立方米的代用天然气。它与合成氨净化原料气中微量碳氧化物的甲烷化不同，煤制天然气甲烷化原料气中CO含量一般采用15～20％，甲烷化反应量大，反应绝热温升很大，这就要求甲烷化催化剂耐热温度高，热稳定性能好。目前，国内煤制天然气还没有大规模的生产运行，其甲烷化催化剂正处于研发阶段，普遍存在的问题是催化剂的耐热温度低，热稳定性能差，很难满足生产工艺的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有甲烷化催化剂存在的上述问题，提供一种煤制天然气催化剂及其制造方法。本发明针对煤制天然气甲烷化反应工艺特点，催化剂活性好、耐热温度高、热稳定性能好，其制备方法简单易操作。

一种煤制天然气催化剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：氧化镍15-50、氧化镁1-10、氧化铈0.5-5，氧化钛1-10，余量为催化剂载体三氧化二铝。

一种煤制天然气催化剂的制造方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：

a、制备载体：在一定条件下制备Al(OH)₃、制备过程中加入Mg(OH)₂和，按Al₂O₃∶MgO∶TiO₂＝45-100∶1-16∶1-10比例混合，形成载体混合料；

b、成型和煅烧载体混合料：将载体混合料压制成坯料，然后在400-800℃温度下煅烧4-6小时；

c、浸渍：按硝酸镍∶硝酸铈＝100～300∶10～80的比例配成混合液，用硝酸镍溶液+硝酸铈混合液浸渍煅烧后的坯料，浸渍条件：硝酸镍溶液比重1.2-1.6、溶液温度40-90℃、浸渍时间0.5-4小时、浸渍次数1-3次；

d、浸渍物的干燥：将浸渍后的载体经100～150℃干燥6～12小时；

e、分解硝酸镍：对浸渍后的坯料加热到400-600℃，分解硝酸镍，分解时间4-10小时，得到煤制天然气甲烷化催化剂成品。

所述a步骤中，Al(OH)₃、Mg(OH)₂、Ce(NO)₂、Ni(NO)₃、TiO₂中的杂质总含量均在0.2％以下。

所述b步骤中，将载体混合料制压成坯料后，在110-150℃下干燥2-3小时再煅烧。

所述b步骤中，所述坯料呈外形为六瓣带中心孔Φ6～Φ20mm的异型园柱体。

所述c步骤中，采用结晶硝酸镍配制浸渍用硝酸镍水溶液，通过调节溶液比重值来控制其浓度，进而控制成品催化剂的NiO含量在15-50％。

所述浸渍后的坯料在100-150℃温度下干燥6-12小时，再进行分解硝酸镍。

本发明的有益效果在于：

一、本发明针对煤制天然气甲烷化反应工艺特点，催化剂活性好、耐热温度高、热稳定性能好，其制备方法简单易操作。

二、本发明中的催化剂使用温度可达到270-650℃，由于反应温度极高、反应速度很快、其实际催化活性受催化剂外表面的控制，采用本发明后，保证了催化剂载体的强度，提高了耐热保护催化剂的表观活性，有利于其耐热性能提高，和催化剂使用温度区域扩宽。