一种输送床甲烷化催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种输送床甲烷化催化剂，属于输送床催化剂技术领域。以氧化物计，所述催化剂包括：10～30份的活性组分NiO，0.5～15份的助剂，70～90份的载体Al

Catalyst for methanation of conveying bed, preparation method and application thereof

The invention provides a methanation catalyst for conveying bed, belonging to the technical field of catalyst for conveying bed. With an oxide meter, the catalyst comprises 10~30 active components NiO, 0.5 to 15 auxiliaries, and 70~90 carrier Al

【技术实现步骤摘要】
一种输送床甲烷化催化剂、制备方法及应用
本专利技术属于输送床用催化剂
，具体为一种输送床甲烷化催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
一直以来我国的能源禀赋就是富煤、贫油、少气，因此煤基能源便成为我国重要的能源战略选择。甲烷化是煤制气的核心技术，工业上主流的工艺为多段固定床循环工艺，传热差，处理量低，控温困难，气体循环成本高。与之相比，输送床反应器传质传热性更高，工艺流程更简化。输送床甲烷化的难点是催化剂开发，目前甲烷化催化剂多为固定床催化剂，主要有：英国戴维CRG、丹麦托普索MCR-2、西南化工研究院CNJ-5、CNJ-8；这些催化剂主要以圆柱状，圆柱环等成型状态为主，而应用于输送床的催化剂还未见报道。输送床甲烷化的催化剂与固定床催化剂不同，其反应条件苛刻，要求催化剂能在高气速，高温升状态下保持颗粒完整、高活性、高稳定性。与输送床催化剂类似的还有流化床的催化剂，但目前流化床催化剂主要以沉淀法制备为主，过程复杂，且大多存在磨损问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于输送床甲烷化反应器的甲烷化催化剂及其制备方法，本专利技术输送床甲烷化催化剂为微球型，具有良好的流动性以及耐磨损性，适用于输送床反应器，催化剂采用浸渍法制备，工艺简单，方便大批量生产，催化剂活性高，起活温度低，抗碳性好。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种输送床甲烷化催化剂，以氧化物计，所述催化剂包括：10～30份的活性组分NiO，0.5～15份的助剂，70～90份的载体Al2O3，所述助剂为Mg、Ca、La、Ce、Zr、Ti、Mo氧化物中的一种或多种。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂的一个具体实施例，以氧化物计，所述催化剂包括：15～25份的活性组分NiO，5～10份的助剂，75～85份的载体Al2O3，所述助剂为Mg、Ca、La、Ce、Zr、Ti、Mo氧化物中的一种或多种。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂的一个具体实施例，所述载体Al2O3为在700～1100℃下焙烧4～8h得到的平均粒径为20～200μm的α-Al2O3微球。进一步，所述α-Al2O3微球的平均粒径优选为30～160μm，50～140μm，70～120μm，90～110μm；所述焙烧温度优选为800～1000℃，时间优选为5～7h，更进一步优选为焙烧温度900℃，时间6h。本专利技术针对输送床反应器反应条件苛刻，高气速、高温以及对催化剂耐磨损性要求较高的的前提下，提出来一种应用于输送床反应器的甲烷化催化剂。本专利技术甲烷化催化剂采用的载体是经过焙烧的平均粒径为20～200μm的α-Al2O3微球，微米级的小颗粒具有良好的流动性，在输送床使用条件下能够保持保持颗粒完整性；经过焙烧处理使载体α-Al2O3微球的机械强度及耐磨损性能提高，更加符合输送床反应器的使用条件。同时，在催化剂制备过程中添加助剂可以保证催化剂具有良好的活性、稳定性高以及抗碳性。因此，本专利技术甲烷化催化剂是一种适用于输送床反应器的兼具流动性、耐磨性、催化活性、稳定性以及抗碳性为一体的甲烷化催化剂。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂的一个具体实施例，所述催化剂为将经过焙烧的α-Al2O3微球在助剂金属可溶性盐与Ni的可溶性盐溶液中浸渍后依次经干燥、焙烧得到的微球型输送床甲烷化催化剂。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂的一个具体实施例，所述浸渍采用在20～90℃下水浴0.5～4h；所述干燥采用在80～120℃条件下干燥6～12h；所述焙烧采用在300～700℃下焙烧2～6h。本专利技术还提供所述一种输送床甲烷化催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)将助剂金属可溶性盐和Ni的可溶性盐配成一定浓度的溶液；2)将经过焙烧的α-Al2O3微球浸渍于上述溶液中，在20～90℃下水浴0.5～4h；3)将步骤2)制备的溶液过滤分离，得到的颗粒在80～120℃条件下干燥6～12h；4)将步骤3)得到的颗粒在300～700℃下焙烧2～6h即得到本专利技术微球型输送床甲烷化催化剂。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤1)中，所述溶液的浓度为溶液浓度为0.1～4mol/L。进一步优选为0.5～3mol/L，1～2.5mol/L，1.5～2mol/L。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂制备方法的一个具体实施例，所述水浴温度为30～70℃，时间为1～3h；所述干燥温度为90～110℃，所述焙烧温度为400～600℃，时间为3～5h。作为本专利技术所述一种输送床甲烷化催化剂制备方法的一个具体实施例，所述水浴温度为40～60℃，时间为1.5～2h；所述干燥温度为95～105℃，所述焙烧温度为450～550℃，时间为3.5～4.5h。现有的流化床催化剂大多采用沉淀法制备，其制备过程复杂，且制备出来的催化剂机械强度及耐磨损性能较低，不能满足输送床高气速、高温升等苛刻的反应条件。本专利技术采用浸渍法制备应用于输送床甲烷化催化剂，在经过焙烧处理后的载体中通过浸渍法添加一些助剂，在增强催化剂耐磨损性能的同时保证保证催化剂具有良好的活性、稳定性高以及抗碳性。本专利技术还提供所述输送床甲烷化催化剂的应用，所述甲烷化催化剂在输送床甲烷化反应器中的应用。本专利技术的有益效果：1、本专利技术输送床甲烷化催化剂为微球型，催化剂粒径分布适宜，具有良好的流动性，在输送床反应器高气速、高温升的苛刻反应条件下能够能够保持保持颗粒完整性；本专利技术载体采用焙烧处理后的α-Al2O3微球，经过焙烧处理使载体α-Al2O3微球的机械强度及耐磨损性能提高，更加符合输送床反应器的使用条件。2、本专利技术采用浸渍法制备应用于输送床甲烷化催化剂，在经过焙烧处理后的载体中通过浸渍法添加一些助剂，在增强催化剂耐磨损性能的同时保证保证催化剂具有良好的活性、稳定性高以及抗碳性；本专利技术催化剂制备工艺简单、高效，方便大批量生产。3、本专利技术甲烷化催化剂是一种适用于输送床反应器的兼具流动性、耐磨性、催化活性、稳定性以及抗碳性为一体的甲烷化催化剂。附图说明图1为本专利技术催化剂性能评价流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1本实施例催化剂具体制备过程如下：1)将88.80克Mg(NO3)2·6H2O、14.07克Zr(NO3)4·5H2O、80.96克Ni(NO3)2·6H2O(AR级)混合加入100ml去离子水中配成溶液；2)将50g经过焙烧处理的粒径分布为20～180μm的α-Al2O3微球浸渍于上述溶液中，并在在40℃下水浴2h；3)将步骤2)制备的溶液过滤分离，得到的颗粒在80℃温度下干燥12h。4)将步骤(3)得到的颗粒在600℃下焙烧6h得到本实施例催化剂。其中，α-Al2O3微球预先在900℃的温度下焙烧6h。本实施例制备的催化剂组成为：15份的NiO，1份的ZrO2，5份的MgO和79份的Al2O3，记为C1。实施例2本实施例催化剂具体制备过程如下：1)将85.50克Mg(NO3)2·6H2O、33.78克Ce(NO3)3·6H2O(AR级)、77.88克Ni(NO3)2·6H2O混合加入100ml去离子水中配成溶液。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，以氧化物计，所述催化剂包括：10～30份的活性组分NiO，0.5～15份的助剂，70～90份的载体Al

【技术特征摘要】
1.一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，以氧化物计，所述催化剂包括：10～30份的活性组分NiO，0.5～15份的助剂，70～90份的载体Al2O3，所述助剂为Mg、Ca、La、Ce、Zr、Ti、Mo氧化物中的一种或多种。2.如权利要求1所述一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，以氧化物计，所述催化剂包括：15～25份的活性组分NiO，5～10份的助剂，75～85份的载体Al2O3，所述助剂为Mg、Ca、La、Ce、Zr、Ti、Mo氧化物中的一种或多种。3.如权利要求1所述一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，所述载体Al2O3为在700～1100℃下焙烧4～8h得到的平均粒径为20～200μm的α-Al2O3微球。4.如权利要求1至3任一项所述一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，所述催化剂为将经过焙烧的α-Al2O3微球在助剂金属可溶性盐与Ni的可溶性盐溶液中浸渍后依次经干燥、焙烧得到的微球型输送床甲烷化催化剂。5.如权利要求4所述一种输送床甲烷化催化剂，其特征在于，所述浸渍采用在20～90℃下水浴0.5～4h；所述干燥采用在80～120℃条件下干燥6～12h；所述焙烧采用在300～700℃下焙烧2～6h。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪峰，张新波，何洋，姜瑛，刘玉成，曾凌云，凡美婷，冯雅晨，谭青，胡彭，许光文，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51