[发明专利]一种新型的高温甲烷化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其是甲烷化催化剂领域，具体为一种新型的高温甲烷化催化剂及其制备方法，其主要用于以为原料，制备合成天然气。 

背景技术

天然气作为理想的清洁能源，具有高效、洁净、传输方便等优点，其应用越来越广泛。随着城市化进程的加快，以及人民生活水平的日益提高，人们对于天然气的需求，呈快速增长的势头，而天然气供应则出现较大缺口。 

我国在能源方面的特点是富煤、少气、贫油，其中煤炭储量十分丰富。因此，煤炭消费占能源一次性消费的比重较高。由于煤制天然气的能量转化率高，耗水量低，废弃物处理相对简单，因此，煤制天然气已成为煤炭最为有效的的利用方式。为充分利用我国丰富的煤炭资源，尤其是低品位的褐煤资源，我国许多地方采用的是将煤制备合成天然气再进行供应的途径。该方式（煤制合成天然气）是解决煤炭清洁利用，以及解决天然气供应不足矛盾的有效措施之一。 

采用煤制备合成天然气的工艺流程主要包括：煤的气化、部分变换、煤气净化和甲烷化四个部分，其中，合成气甲烷化是该工艺流程的核心，而合成气甲烷化工艺的关键则是甲烷化所采用的催化剂。在煤制备合成天然气的工艺中，甲烷化反应的绝热温升大，这就对催化剂的耐热、耐高温性能提出了更为严格的要求。目前，高温甲烷化催化剂技术主要由外国公司提供，例如丹麦的托普索公司和英国的戴维公司。而我国国内目前仅有生产城市煤气的常压部分甲烷化技术以及微量CO、CO₂等气体净化的甲烷化催化剂，在以煤制合成天然气工艺的高温甲烷化方面尚无成熟的催化剂。近年来，我国国内开工建设的煤制天然气项目主要还是采用国外的甲烷化技术，为此需要支付巨额的专利使用费。因此，迫切需要开发具有自主知识产权的高温甲烷化催化剂。 

发明内容

本发明的发明目的在于：针对煤制合成天然气所采用的催化剂对耐热、耐高温性能要求较高，目前主要依靠从国外进口，专利使用费用较高的问题，提供一种新型的高温甲烷化催化剂及其制备方法。本发明的催化剂具有强度高、活性好、热稳定性好、抗碳性佳、耐高温性能好等特点，能够满足煤制合成天然气对催化剂的耐热、耐高温要求。本发明对于降低煤制合成天然气的成本，解决天然气供应不足的问题，促进煤制天然气的发展具有重要的意义。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种新型的高温甲烷化催化剂，以镍为活性组分，以氧化铈为助剂，载体为氧化铝、氧化硅、氧化钛的混合物。

该催化剂中，各组分的质量百分比如下： 

NiO         10%～20%，

Ce₂O₃        2%～10%，

Al₂O₃       25%～40%，

SiO₂        20%～30%，

TiO₂        20%～30%。

前述新型的高温甲烷化催化剂的制备方法，包括如下步骤： 

（1）分别按配比称取氧化铝、氧化硅、氧化钛、石墨，将各组分混合均匀，最后将混合均匀的混合物成型，得成型颗粒；

（2）将步骤1制备的成型颗粒在0.8MPa～1.0MPa、120℃～160℃的水蒸汽环境中，反应4h～8h，得初坯；

（3）将初坯放入马弗炉中，在500℃～700℃，煅烧4h～6h，得催化剂载体；

（4）取原料液，将催化剂载体放入原料液中，再将原料液加热至70℃～80℃，恒温0.5h～1h，然后将恒温加热后的催化剂载体取出，并将催化剂载体放入烘箱中，加热至110℃～130℃，恒温2h～4h，即得产品；

所述步骤1中，氧化铝、氧化硅、氧化钛、石墨按如下重量份数比进行称取：

Al₂O₃        30～50份，

SiO₂         25～35份，

TiO₂         25～35份，

石墨              4份；