一種等溫甲烷化催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于甲燒化催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種適用于焦?fàn)t煤氣、煤氣等含電、 C0、c〇2氣體的等溫甲燒化催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲燒化制天然氣反應(yīng)如下：
[0003] 03+3?= CH4+H2O+2O服J/mol (1)
[0004] CO2+4H2= CH4+2H2〇+165KJ/mol (2)
[0005] 甲燒化反應(yīng)（1)、似為強(qiáng)放熱，反應(yīng)熱的移除是甲燒化制天然氣工藝的難點(diǎn)。等 溫甲燒化工藝具有投資少、占地少等優(yōu)勢，在甲燒化合成天然氣中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)增，其反應(yīng) 熱的移除一般采用在反應(yīng)器的殼成或管程加冷凝水的方式。但在實(shí)際反應(yīng)運(yùn)行過程中，其 催化劑床層會呈現(xiàn)"非等溫"現(xiàn)象，即隨著床層深入呈現(xiàn)巨大的溫升情況，樓初等發(fā)表的《均 溫甲燒化技術(shù)用于煤制天然氣探討》中提到催化劑床層溫度達(dá)到460~470°C，與進(jìn)口溫度 (250~280°C)相比出現(xiàn)明顯的溫化且甲燒化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，床層溫度過高不利于反應(yīng) 熱量的放出及甲燒化反應(yīng)的進(jìn)行。因此，需要開發(fā)出一種傳熱效率高的催化劑來降低床層 溫度，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提高一種傳熱效率高，適用于焦?fàn)t煤氣、煤氣等含&、C0、C〇2氣 體的等溫甲燒化合成天然氣的催化劑。本發(fā)明通過W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0007]-種等溫甲燒化催化劑，所述催化劑包括W下質(zhì)量份的組分：整型載體50~80份，助劑1~16份，活性組分5~45份。其中，助劑及活性組分W氧化物形式計(jì)。
[0008] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述載體為由娃、侶和儀形成的整型復(fù)合氧化物。由儀、侶 和娃形成的復(fù)合氧化物并擠條成型作為等溫甲燒化催化劑的整型載體，具有較好的機(jī)械強(qiáng) 度，外表面積，豐富的孔道，便于甲燒化反應(yīng)發(fā)生、提高傳熱效率，降低床層溫度。
[0009] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述助劑為氧化儀、氧化姉、=氧化二銅、氧化巧、二氧化 錯、氧化侶中的一種或幾種，助劑的加入有利于提高催化劑抗積碳能力、活性組分的穩(wěn)定 性。
[0010] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述活性組分為氧化儀。活性組分氧化儀具有高的甲燒化 活性。
[0011] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述等溫甲燒化催化劑的制備方法，包括W下步驟：
[0012] 1)將氧化儀、高嶺±及氧化侶混合均勻，并擠條成型為整型載體，然后干燥、賠 燒；
[0013] 2)將助劑W硝酸鹽溶液的形式浸潰于整型載體上，并干燥、賠燒；
[0014]如將活性組分W硝酸儀溶液的形式浸潰于步驟。所得到的載體上，并干燥、賠 燒；
[0015] 4)重復(fù)步驟3)即得到等溫甲燒化催化劑。
[0016] 本發(fā)明等溫甲燒化催化劑制備過程中，采用擠條成型的方式得到整型催化劑載 體，整型載體具有巨大的外表面積，豐富的孔道，有利于甲燒化反應(yīng)的發(fā)生，提高傳熱效率， 降低床層溫度。在具體制備步驟中，采用載體先浸潰助劑，再浸潰活性組分方式，先浸潰助 劑的作用為提高催化劑表面的抗碳性、活性組分的穩(wěn)定性和分散性，從而提高等溫甲燒化 催化劑的質(zhì)量和甲燒化效果。
[0017] 本發(fā)明可W根據(jù)具體需要重復(fù)步驟3中的浸潰、干燥和高溫分解處理，W獲得質(zhì) 量更優(yōu)的等溫甲燒化催化劑。
[0018] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選，所述氧化儀、氧化侶、高嶺±的質(zhì)量比為1~15 :10~ 60 :50~75,其中氧化儀、氧化侶及高嶺±為催化劑制備過程中整型載體的原料。
[0019] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述硝酸鹽為硝酸儀、硝酸姉、硝酸銅、硝酸巧、硝酸錯、硝 酸侶中的一種或幾種。
[0020] 作為更進(jìn)一步優(yōu)選，所述硝酸儀、硝酸侶、硝酸巧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5~18%，硝酸銅、硝 酸姉、硝酸錯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 5%~4%，硝酸儀溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~50%。
[0021] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述干燥的溫度為80~120。時(shí)間為4~12小時(shí)。
[0022] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述賠燒的溫度為400~1200。時(shí)間為2~12小時(shí)。
[0023] 作為本發(fā)明一種優(yōu)選，所述擠條成型過程中需要加入簇甲基纖維素、桐油中的一 種或兩種作為潤滑劑。簇甲基纖維素為固體混合物質(zhì)量的1~3%，桐油為固體混合物質(zhì)量 的1~4%，其中，固體混合物為氧化儀、氧化侶及高嶺±混合物。
[0024] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用儀、侶和娃形成的復(fù)合氧化物作為催化劑整型載 體，能夠提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度；采用擠條成型方式得到整型催化劑載體，具有巨大的外表 面積及豐富的孔道，有利于甲燒化反應(yīng)的發(fā)生，提高傳熱效率，降低床層溫度；助劑的加入 有利于提高活性組分的分散性，提高催化劑的抗碳性和穩(wěn)定性。本發(fā)明催化劑制備方法，操 作簡單，原料廉價(jià)易得，制備條件可控化強(qiáng)，易于工業(yè)化生產(chǎn)，是一種成本低、可操作性強(qiáng)、 便于推廣、制備的催化劑傳熱效果好，產(chǎn)率高的等溫甲燒化催化劑制備方法。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明等溫甲燒化催化劑進(jìn)行甲燒化性能評價(jià)的評價(jià)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 附圖標(biāo)記：1-原料氣瓶、2-調(diào)壓閥、3-穩(wěn)壓閥、4-質(zhì)量流量計(jì)、5-電加熱套、6-固 定床反應(yīng)器、7-溫控器、8-冷凝分離器、9-氣相色譜與微量分析儀并聯(lián)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[002引 實(shí)施例1
[0029] 按照本發(fā)明所述方案進(jìn)行等溫甲燒化催化劑的制備，具體制備過程如下：
[0030] 1)將高嶺± 120g，氧化侶180g，氧化儀40g混合均勻，加入固體混合物質(zhì)量2%的 簇甲基纖維素和固體混合物質(zhì)量2%的桐油并混合均勻，將得到的混合物混煉地，并擠條 成型，在90°C干燥12h、800°C賠燒地，得到整型載體；
[0031] 2)將含有硝酸儀15 % (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），硝酸姉1 %，硝酸銅1. 5 %，硝酸巧8 %， 硝酸錯3%，硝酸侶14%的溶液浸潰于上述步驟中得到的整型載體上，在100°C干燥12h， 500°C賠燒 4h;
[0032] 3)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的硝酸儀溶液浸潰于步驟2所得到的載體上，并于90°C干燥 化，400°C賠燒分解4h;
[0033] 4)根據(jù)需求重復(fù)步驟3,最后得到等溫甲燒化催化劑的產(chǎn)品。
[0034] 實(shí)施例2
[0035] 按照本發(fā)明所述方案進(jìn)行等溫甲燒化催化劑的制備，具體制備過程如下：
[003引1)將高嶺±lOOg，氧化侶200g，氧化儀40g混合均