[发明专利]高效等温煤基合成气制甲烷催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效等温煤基合成气制甲烷催化剂的制备方法，解决了现有甲烷催化剂存在的稳定性和生产成本不可兼得的问题。技术方案包括以下步骤：(1)将易溶于水的碱金属或碱土金属盐溶于水中，在超声辅助下浸渍载体，随后经分步干燥、焙烧后得修饰后的载体M₁/Support；(2)将硝酸镍和稀土金属盐共溶于水溶液中，向其中加入载体M₁/Support得到悬浊液，在搅拌、超声辅助下向此悬浊液中加入碱性溶液控制其pH值进行沉淀；(3)将沉淀液经过滤、洗涤、分步干燥、焙烧后得催化剂NiM₂/M₁/Support，其活性组分NiO的质量含量为5～35％，碱金属或碱土金属氧化物质量含量为0.5～10％，稀土金属氧化物质量含量为0.5～10％，余量为载体。本发明工艺简单、生产成本低、结合了共沉淀和浸渍法两种传统催化剂制备方法的优点。

技术领域

本发明涉及一种化工领域，具体的说是一种甲烷化催化剂的制备方法。

背景技术

煤制合成气制甲烷工艺过程具有热能利用率高的特点，已成为煤基气态能源产业的一个重要方向，煤制甲烷技术也是解决我国煤炭粗放型利用的有效方式。甲烷化催化剂是煤基甲烷的核心技术之一，具有重要的战略意义。

目前制备甲烷化催化剂最常用的方法为沉淀法和浸渍法，以沉淀法制备的催化剂性能优良、稳定性好，但需要大量的活性组分。若降低活性组分的用量，则可以参与催化反应的活性中心量降低，从而使催化剂活性下降。以浸渍法制备的催化剂所需活性组分量低于沉淀法，但稳定性不如以沉淀法制备的催化剂。浸渍法中，提高活性组分的负载量可以提高催化剂的稳定性，但在制备过程中会出现浸渍不均匀或堵塞载体孔道导致活性降低等问题。因而，对传统制备方法进行改进，使制备方法能结合沉淀法和浸渍法的优点，在保持相对低载量活性组分的情况下得到活性和稳定性优良的甲烷化催化剂是一项值得探究的课题，也是本发明的研究重点。

中国专利CN201410610042.7公开了一种超声波辅助制备超低浓度甲烷燃烧催化剂的制备方法，在浸渍过程中利用超声波的能量促使活性组分CuO在结构上和功能上得到改性和优化。中国专利CN201019185015.9公开了一种超声共沉淀合成高放电倍率的磷酸铁锂的制备方法，在共沉淀过程中进行超声处理得到粒径和粒径尺寸分布均匀的LiFePO₄材料。多个领域的应用证明：超声辅助有利于提高催化剂活性组分的分散度，并对催化剂起到改性的作用，进而提高催化剂的催化性能。但遗憾的是，这种简单有效的辅助方式却于甲烷化催化剂制备领域少见应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、生产成本低、结合了共沉淀和浸渍法两种传统催化剂制备方法优点的高效等温煤基合成气制甲烷催化剂的制备方法。

技术方案包括以下步骤：(1)将易溶于水的碱金属或碱土金属盐溶于水中，在超声辅助下浸渍载体，随后经分步干燥、焙烧后得修饰后的载体,记为M₁/Support；(2)将硝酸镍和稀土金属盐共溶于水溶液中，向其中加入载体M₁/Support得到悬浊液，在搅拌、超声辅助下向此悬浊液中加入碱性溶液并控制其pH值进行沉淀；(3)将沉淀液经过滤、洗涤、分步干燥、焙烧后得催化剂,记为Ni M₂/M₁/Support，其活性组分NiO的质量含量为5～35％，碱金属或碱土金属氧化物质量含量为0.5～10％，稀土金属氧化物质量含量为0.5～10％，余量为载体。

步骤(1)中，所述碱金属盐为锂、钠和钾对应硝酸盐中的至少一种；所述碱土金属盐为铍、镁和钙对应硝酸盐中的至少一种。

步骤(1)，所述超声辅助的时间为0.5～6h，超声频率为30～40KHz，温度为20～35℃。

步骤(1)中，所述干燥的温度和时间具体为：40～60℃下4～24h、80～120℃下4～24h；所述焙烧的温度为400～600℃，时间4～12h。