[发明专利]一种甲烷转化催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种甲烷转化催化剂，其特征在于：所述催化剂具有核壳结构，核为A，所述A以锌为活性组分，以钴、锰、铈中的一种或几种为助剂，以氧化硅为载体，按最终催化剂的重量含量计，以氧化物计的活性组分含量为5wt%-30wt%，以氧化物计的助剂含量为1%-8%，壳为含硫酸锆固体酸的氧化铝，其中，A与含硫酸锆固体酸的氧化铝的重量比为10:1-2:1；以含硫酸锆固体酸的氧化铝的重量为基准，硫酸锆固体酸重量含量为5wt%-15wt%。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：按最终催化剂的重量含量计，以氧化物计的活性组分含量为10 wt%-25wt%，以氧化物计的助剂含量为3%-5%， A与含硫酸锆固体酸的氧化铝的重量比为8:1-5:1；以含硫酸锆固体酸的氧化铝的重量为基准，硫酸锆固体酸重量含量为8wt%-10wt%。

3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述壳的厚度为5μm-200μm，核当量直径为1mm-5mm。

4.根据权利要求3所述的催化剂，其特征在于：所述壳的厚度为15μm-100μm，核当量直径为2mm-3mm。

5.权利1至4任一催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下内容：将硫酸锆固体酸和氢氧化铝浆液混合，得到含硫酸锆固体酸的氢氧化铝浆液，然后用含硫酸锆固体酸的氢氧化铝浆液喷浸A，经干燥、焙烧后制得甲烷转化催化剂。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述硫酸锆固体酸采用市售商品或者按照现有技术进行制备。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述氢氧化铝浆液采用拟薄水铝石浆液。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于： A的制备采用常规技术，包括将钴、锰、铈中的至少一种和锌负载在氧化硅上的任一方法。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：采用将含钴、锰、铈化合物中的至少一种和含锌化合物浸渍负载在成型氧化硅或者将含钴、锰、铈化合物中的至少一种和含锌化合物同氧化硅粉体混捏成型，然后经干燥、焙烧制得A。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述干燥时间为1-5h，干燥温度为90-150℃；所述焙烧时间为3-8h，温度为300-700℃。

11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：用含硫酸锆固体酸的氢氧化铝浆液喷浸之前，采用水蒸气体积含量为1%-15%的水蒸气氮气混合气对A进行处理，处理温度为150-300℃，处理时间为5-30min。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：采用水蒸气体积含量为1%-5%的水蒸气氮气混合气对A进行处理，处理温度为180-200℃，处理时间为5-15 min。

13.权利要求1至4任一催化剂在甲烷转化中的应用，其特征在于：采用固定床工艺，以甲烷、氧气、氢卤酸为反应物或者以甲烷、氧气、氢卤酸水溶液为反应物在催化剂的作用下进行甲烷卤氧化转化，反应温度为250-600℃，甲烷、氢卤酸、氧气的进料体积比为(3-5):(1-3):1，甲烷的流量为10-50ml/min。

14.根据权利要求13所述的应用，其特征在于：反应温度为300-450℃，甲烷的流量为20-40ml/min，所述的卤化酸为氯化氢或溴化氢。