一种煤制合成气完全甲烷化的催化剂及其制备方法

摘要

一种煤制合成气完全甲烷化的催化剂及其制备方法，它以NiO作为活性组分，通过第一助剂为稀土金属氧化物La2O3、CeO2、Sm2O3中的一种或者两种，第二助剂为碱性氧化物CaO、BaO、SrO中的一种，载体为Al2O3和MgO混合而成的镁铝尖晶石制备所得，所得催化剂各成分的质量百分比为：NiO为20-70％，Al2O3为15％-50％，MgO为6％-30％，第一助剂稀土金属氧化物为5％-20％，第二助剂碱性氧化物为1％-8％，石墨为1-3％，本发明具有催化活性高、机械强度高、热稳定性好、抗积碳能力强、对原料气中的毒物有较强的抵抗能力、具有良好的低温活性、成本低廉的优点。

主权项

一种煤制合成气完全甲烷化的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将含量为催化剂总质量的15％‑50％Al2O3和6％‑30％的MgO混合，在马弗炉中1000‑1500℃恒温焙烧2‑8h，形成镁铝尖晶石结构，冷却备用；步骤二、按照比例称取水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、稀土金属硝酸盐水合物和碱土金属硝酸盐水合物，加去离子水溶解，形成溶液I，溶液中+1价阳离子的总浓度为2.5‑5.0mol/L，称取的水合硝酸镍Ni(NO3)2·6H2O、稀土金属硝酸盐水合物和碱土金属硝酸盐水合物的质量，使得最终得到的催化剂中的各个组分的质量按照氧化物计算能够满足：NiO含量为催化剂总质量的20‑70％，第一助剂稀土金属氧化物含量为催化剂总质量的5％‑20％，第二助剂碱性氧化物含量为催化剂总质量的1％‑8％，称取氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH或者无水碳酸钠Na2CO3，加去离子水溶解，形成溶液II，溶液中氢氧化钠NaOH、氢氧化钾KOH或者无水碳酸钠Na2CO3的浓度为1.0‑6.4mol/L，按照沉淀溶液中所有金属离子来计算，沉淀剂过量15‑65％；步骤三、加热沉淀，在带搅拌装置的釜式反应器中，将步骤一制备的MgO和Al2O3混合载体分散在新鲜去离子水中，剧烈搅拌，保持悬浊液分布均匀，不会沉降，以1‑6℃/min的速度加热溶液至60‑95℃恒温，维持剧烈搅拌；将溶液I和溶液II分别加热至60‑95℃恒温，随后分别以2.5‑11ml/min的速率并流加入到悬浊液中，剧烈搅拌形成沉淀，悬浊液与溶液I和溶液II的体积之比为1∶2.5∶2.5，溶液加入完毕后，继续搅拌10‑120min，沉淀过程中检测悬浊液pH 值的变化，控制反应期间悬浊液的pH值稳定在7‑10范围之内；步骤四、沉淀过滤，采用真空抽滤将沉淀过滤，得到滤饼；步骤五、沉淀洗涤，用新鲜去离子水冲洗滤饼，然后将滤饼移至带搅拌装置的釜式反应器，分散在新鲜去离子水中搅拌清洗，加热至40‑85℃恒温，剧烈搅拌，再次过滤，以上洗涤过程重复2‑6次；步骤六、干燥和焙烧，沉淀洗涤完毕后，放入真空烘箱内抽真空，升温至60‑85℃恒温干燥4‑48h，干燥完毕后，送入马弗炉将沉淀在惰性或还原性气氛中恒温焙烧1‑10h，焙烧温度450‑700℃；步骤七、成型，焙烧产物破碎，添加占总质量分数1‑3％的石墨，混合均匀，压片机压片成型，然后再在马弗炉中在惰性或还原性气氛中恒温焙烧1‑5h，焙烧温度450‑700℃，最终得到催化剂。