[发明专利]金属壁载式合成气高温甲烷化催化剂及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种金属壁载式合成气高温甲烷化催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以镍为主要催化活性组分，稀土金属Ce、La、Sm、Pr、Gd或/和过渡金属Zr、Mn、Co、Y等的氧化物、双元或三元复合氧化物为助剂，以γ‑Al2O3与AlOOH、Al(NO3)3·9H2O、TiO2、SiO2中一种或几种的混合物为实际物理载体，上述全部组分以喷涂或/和浸渍的方式担载到经过预先氧化处理的形状为平板式和波纹板式的惰性载体Fe‑Cr‑Al基合金上。本发明提供的催化剂具有高温水热稳定性好、活性组分利用率高、机械强度高、导热性能好、反应床层压力降低、制备过程简单等特点，模块化组装的催化剂反应单元易于放大，特别适于在高温高压多段循环的合成气完全甲烷化工艺中应用。

主权项

1.一种金属壁载式合成气高温甲烷化催化剂，其特征是该催化剂包括活性组分、助剂和载体，其中：所述活性组分为镍，其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的15‑35％；所述助剂为稀土金属Ce、La、Sm、Pr、Gd或/和过渡金属Zr、Mn、Co、Y的氧化物、双元或三元复合氧化物；其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的5‑25％；载体一为上述活性组分及助剂的实际物理载体，为γ‑Al2O3与AlOOH、Al(NO3)3·9H2O、TiO2、SiO2中一种或几种的混合物，其含量以金属氧化物计，为催化剂总重量的25‑50％；催化剂的其余量为载体二，载体二为惰性载体Fe‑Cr‑Al基合金，选自17Cr‑5A1‑Fe、25Cr‑5Al‑Fe、28Cr‑8Al‑1Ti‑Fe或28Cr‑8Al‑1Y‑Fe合金；其形状为平板式和波纹板式两种；所述活性组分镍部分地和助剂形成固溶体或共晶混合物，防止Ni晶粒长大以提高催化剂活性；活性组分镍部分地和载体一形成尖晶石型复合氧化物，防止Ni晶粒团聚以提高催化剂高温水热稳定性；所述催化剂，助剂和载体一部分或全部形成复合氧化物以提高载体在高温水热条件下的稳定性；载体一部分进入到载体二当中以提高金属载体二与催化剂物理载体一的结合牢固度；所述催化剂按照以下步骤进行制备：(1)金属载体二预处理：将惰性载体Fe‑Cr‑Al基合金于1000℃热处理2‑5小时，使其表面形成结构致密的Al2O3氧化膜；(2)将物理载体一、助剂及活性组分以浆料喷涂或溶液浸渍的方式担载到经过预处理的金属载体二上，再经过干燥、焙烧过程制得催化剂。