一种合成气甲烷化催化剂，是以氧化镍为活性组分，氧化铈改性的中孔γ-氧化铝为载体，过渡金属铱、镧、铜、铁或碱土金属镁、钙的氧化物为助剂。其中孔γ-氧化铝的制备方法是采用水热合成法，镍基催化剂采用的浸渍过程制备。其中，中孔氧化铝的比表面积为200-400m2/g，孔容为0.2-0.9cm3/g，孔径为2-15nm；活性组分氧化镍的含量为催化剂总重量的10-30％，氧化铈含量为氧化铝重量的1-20％，助剂含量为催化剂总重量的0.1-15％。本发明专利技术制备过程简单，以氧化铈改性的中孔氧化铝为催化剂载体，得到的镍基催化剂耐高温、抗烧结性能好，并具有低温高活性和高温稳定性以及甲烷选择性高的优点，对于合成替代天然气、解决目前天然气短缺的问题具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一种合成气甲烷化催化剂及其制备，属于催化剂的制备及其应用领域，具体而言涉及一种以中孔Y-氧化铝为载体的，可用于煤基合成气直接合成甲烷的催化剂。
技术介绍
化石资源的高效和绿色利用是长期的重要研究内容。天然气作为一种清洁、高效和绿色的气体能源，其热值高、污染小，但是，我国天然气储量并不丰富。利用煤制代用天然气(Substitute Natural Gas-SNG)，可以高效、清洁地充分利用我国丰富的褐煤等劣质煤炭资源合成能源短缺的天然气，满足国内对天然气的需求。可见，根据我国富煤少气的特点，利用相对丰富煤炭资源，积极发展煤制天然气(SNG)技术是未来劣质煤炭资源综合利用的发展方向，对于实现低碳经济和节能减排具有重要的现实意义。煤制天然气技术的关键是甲烷化合成技术，其中，核心技术是甲烷化催化剂。甲烷化反应是在催化剂作用下的强放热反应，必须要求甲烷化催化剂在高温保持稳定的性能，而在低温下具有较高的活性。目前，甲烷化催化剂大多采用镍作为主活性组分，普遍使用的载体为Al2O3其主要来自英国戴维公司、德国鲁奇公司和丹麦托普索公司，其中具有代表性的甲烷化催化剂专利US3988262和US398^6使用的正是镍-氧化铝催化剂体系，从现有催化剂运行的情况来看，仍存在高温活性组分易烧结而失活问题。CN101380581A公开了一种新型甲烷化催化剂及其制备方法，催化剂各组份质量百分比组成为=Al2O3 70-86% ；NiO 12-20% ；La2O3 :0. 5-5% ；MgO :0. 5-5% ；CeO2 :0. 1-5% ； CaO 0. 1-3% ；Na2O 0. 1-1% ；BaO 0. 01-2% ；催化剂比表面为 100-180m2/g ；反应温度为 300°C，反应压力IMPa，一氧化碳转化率100%，甲烷选择性99. 9-100%。CN102(^9162A公开了一种宽温型完全甲烷化催化剂及其制备方法，活性组分为镍(10-75% )，载体为氧化铝和镍铝化合物的一种或多种与氧化锆的组合物(锆铝原子比0. 01-1. 45)，助剂为氧化镧或与镍镧化合物的组合物(0. 1-15% )，适于温度观0-6501，压力2-4MPa。CN101890353A公开了一种高温甲烷化催化剂，催化剂组成为活性组分为Ni0(15-70% )；金属氧化物Al2O3和 ZrO2为载体(Al2O3 =25-75%, ZrO2 :10-25%,)；金属氧化物Re2O3以及镁、铜、铬金属氧化物中的至少一种为助剂(Re2O3 2-7%,甲烷化反应温度为700°C，一氧化碳转化率85-99%，甲烷选择性76. 3-95. 8 %。CNlO 1786003A公开了一种用于甲烷化制天然气的催化剂及其制备方法，催化剂组成是Ni含量为20-50%，稀土元素含量为1-8%，Sr、V、Ca、Cr为0. 5-5%, 其余为Al2O315反应温度为280-700°C，压力2-6MPa，一氧化碳转化率74. 6-99%,甲烷选择性76. 9-94. 1%。CN101844080A公开了一种用于合成气制甲烷的催化剂及其制备方法，催化剂各组分的质量百分比分别为=Al2O3 :75-85% ;NiO 15-25%;MgO 1-5%；La2O3 :0. 5-3%； Na2O :0. 2 1 %，反应温度为450-500°C，压力2. 5MPa, 一氧化碳转化率大于94%，甲烷选择性大于88%，当温度低于300°C或高于700°C，一氧化碳转化率大大降低。CN 101716513A公开的一种以稀土氧化铈为载体的甲烷化催化剂及应用，催化剂活性组分为Ni0(10-75% )， 载体为( 基稀土金属氧化物(10-90% )，助剂为La2O3(0. 1-15% )。甲烷化的三段反应温度范围在250-750°C之间，一氧化碳转化率为85-90%。CN101537357A公开一种合成气制甲烷催化剂，催化剂组成为氧化铁1_20%，氧化钴1-30%，氧化镍1-30%，稀土氧化物 0-10 %，氧化钼0-10%，载体为碳化硅，其含量50-97 %，甲烷化反应温度在200-400°C之间，甲烷选择性大于80%。CN102020525A公开了一种Ni/SiC催化剂在合成气转化制甲烷中的应用，催化剂中活性组分镍含量为1-20 %，载体为具有良好导热性及机械强度的碳化硅，甲烷化反应温度为300-800°C，压力为0. Ι-lOMPa，一氧化碳转化率大于90%，甲烷选择性大于85%。甲烷化催化剂的载体通常选用氧化铝或氧化铈等无机材料，但是这些材料传热效果差，在强放热的甲烷化反应中，热量不能快速散失，催化剂局部过热而导致活性组分烧结。
技术实现思路
本专利技术一种合成气甲烷化催化剂及其制备，目的在于解决合成气甲烷化过程中催化剂因传热效果差，在高温下活性组分易烧结的问题，从而提供一种低温高活性和高温抗烧结的甲烷化催化剂。本专利技术一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于该催化剂包括活性组分、载体和助剂，其中，氧化镍为活性组分，氧化铈改性的中孔Y-氧化铝为载体，过渡金属铱、镧、铜、铁或碱土金属镁、钙的氧化物为助剂。上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于所述的活性组分氧化镍的含量为催化剂总重量的10-30%。上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于所述的中孔Y-氧化铝的比表面积为 200-400m2/g，孔容为 0. 2-0. 9cm3/g，孔径为 2_15nm。上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于所述的氧化铈的含量为中孔氧化铝重量的1-20% O上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于所述的助剂含量为催化剂总重量的 0. 1-15%。上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于所述的助剂为过渡金属铱、镧、铜、铁、 碱土金属镁和钙氧化物中的一种或多种。上述一种合成气甲烷化催化剂的制备，其特征在于该制备按下列步骤进行I、首先，将聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物，简称P123，其重量与铝盐中铝的摩尔比为100-140溶于乙醇中，待充分溶解后，加入异丙醇铝、氯化铝或硝酸铝中的一种或两种，在20-40°C下搅拌4-8h，置于60-80°C的干燥箱中恒温48h，然后在 400-600°C焙烧4-乩，即得到中孔Y-氧化铝；II、其次，将I所制得的中孔Y-氧化铝浸入硝酸铈溶液中，经过浸渍，在 100-120°C下干燥2-3h，在400-500°C下焙烧处理2_3h得到氧化铈改性的中孔Y -氧化铝载体；III、然后将II所制得的氧化铈改性的中孔Y-氧化铝浸入硝酸镍溶液中，经过浸渍，在100-120°C下干燥2-3h，在400-500°C下焙烧处理2_3h得到负载镍催化剂；IV、最后，将III所得到的负载镍催化剂浸入含有一种或多种过渡金属铱、镧、 铜、铁或碱土金属镁或钙的硝酸盐溶液中，再经过浸渍，在100-120°C下干燥2-池，在 400-500°C下焙烧2-3h得到不同助剂改性的负载型镍基催化剂。上述一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于可用于合成气直接转化为甲烷的过程，也可用于二氧化碳的甲烷化过程。本专利技术一种合成气甲烷化催化剂及其制备，其优点在于，由于采用具有中孔结构的Y-氧化铝作为镍基催化剂的载体，其发达的中本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种合成气甲烷化催化剂，其特征在于该催化剂包括活性组分、载体和助剂，其中，氧化镍为活性组分，氧化铈改性的中孔γ－氧化铝为载体，过渡金属铱、镧、铜、铁或碱土金属镁、钙的氧化物为助剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞丰，杜建平，马静红，于峰，范彬彬，王琰，程文萍，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14
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