[发明专利]一种煤制天然气催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于甲烷化催化剂技术领域，特别涉及一种以煤为原料制备合成天然气的过程中甲烷化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，我国天然气供求矛盾的问题，除了立足国内现有资源外，还必须多渠道、多方式扩大资源供给，满足日益增长的市场需求。煤制天然气具有能源转换效率高、耗水量低等优势，因此解决未来天然气的需求，利用我国丰富的煤炭资源，积极发展煤制人工天然气，在能源安全、节能减排方面具有战略意义。

近年来我国天然气产量、消费量迅速增长，并已显示出继续增长的巨大潜力。目前，天然气利用领域主要包括城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工。随着我国城市化进程的加快和环境保护力度的提高，我国天然气消费结构逐渐由化工和工业燃料为主向多元化消费结构转变。世界能源消费结构中，天然气消费占能源消耗总量的24.1%，而我国能源消费结构中天然气的比重只有4%，“十二五”期间将鼓励以气代油，促进天然气产业发展，使目前天然气在我国能源消费结构中的比重由4%提高到8%。

在合成氨系统中，甲烷化催化剂被用于低浓度碳氧化物的加氢甲烷化反应中，此工艺已比较成熟，其针对的碳氧化物的含量，在合成氨仅占﹤1%，放出的反应热较少，而煤制合成天然气需处理的碳氧化物的含量在10%～30%，其含量相当高，甲烷化反应量大，反应绝热温升很大，对合成天然气催化剂的耐热、耐高温性能有较高的要求。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

为解决以上的技术问题，本发明提供一种煤制天然气的催化剂，该催化剂具有强度高、活性好、热稳定性好、抗碳性佳、具有良好的耐高温性能等特点，同时具有变换和抗氧化等性能。

本发明解决的技术问题是提供一种煤制天然气催化剂，主要包括载体、活性组分和助剂等，其特征在于：以氧化铝为载体，以镍为主要活性组分，以氧化锰和氧化镧为助剂；其中，活性组分镍以氧化镍形式存在于催化剂中；催化剂中还包括石墨；主要组分的质量百分含量分别为：NiO 20%～40%，La₂O₃ 10%～20%，MnO 10%～17%，Al₂O₃ 30%～43%，石墨3%～10%。

本发明煤制天然气催化剂的制备方法，可通过包括下述步骤的方法制备：

（1）沉淀反应制得催化剂半成品：在恒温反应装置中，55.17～79.07g/L的Al(NO₃)₃·9H₂O溶液；6.31～10.72g/L的Mn(NO₃)₂·4H₂O溶液：19.47～38.94g/L的 Ni(NO₃)₂·6H₂O溶液： 6.64～13.29g/L的La(NO₃)₃·6H₂O溶液加入反应釜中，搅拌,加热至50～70℃时加入80～120g/L的K₂CO₃溶液，保持温度，调节PH值至7.0～8.5，洗涤过滤得到催化剂半成品；

（2）干燥：将催化剂半成品在100～200℃下干燥2～3小时；

（3）煅烧：再将干燥好的催化剂半成品在300～400℃的温度下煅烧4～5小时；

（4）压制成型：加入3～10%的石墨和水，混合均匀后，压制成型即可。

本发明中步骤（1）中硝酸铝，硝酸镍，硝酸锰和硝酸镧的纯度≥99%。

如无特殊解释，所述溶液均为水溶液。

与现有技术相比，本发明的煤制天然气催化剂采用特定的组合，具有如下技术效果：新催化剂活性好，使用温度范围宽并且具有良好的热稳定性，在250℃～670℃范围内都具有很高且稳定的活性。

 

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1