一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂及制法和应用的制作方法

文档序号:12327430阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于本发明的催化剂由主要活性组分、贵金属活性组分、结构助剂、稀土助剂、载体组成,其重量百分比组成为:主要活性组分45~60%,贵金属活性组分5~15%,结构助剂2~8%,稀土助剂5~15%,其余重量为载体。

2.如权利要求1所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于所述的主要活性组分为镍和铁,其中镍占主要活性组分重量的70~95%,铁占主要活性组分重量的5~30%。

3.如权利要求1所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于所述的贵金属活性组分包括钌和铂或钯,其中钌占贵金属活性组分重量的51~99%,铂或钯占贵金属活性组分重量的1~49%。

4.如权利要求1所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于所述的结构助剂为二氧化锰。

5.如权利要求1所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于所述的稀土助剂包括氧化铈,以及氧化钐、氧化镝或氧化钬中的一种,其中氧化铈占稀土助剂重量的50~90%,氧化钐、氧化镝或氧化钬占稀土助剂重量的10~50%。

6.如权利要求1所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂,其特征在于所述的载体包括氧化铝和二氧化锆,其中氧化铝占载体重量的55~80%,二氧化锆占载体重量的20~45%。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)采用共沉淀法制备氧化铝和二氧化锆复合载体:根据载体中氧化铝和二氧化锆的比例称取硝酸铝和硝酸氧锆,加入去离子水配制为溶液,溶液中金属离子总浓度为0.5~2mol/L,此即溶液A;用去离子水配制碳酸铵溶液,其中阳离子浓度为0.5~2mol/L,此即溶液B;将两种溶液采用并流的方式滴加入盛有去离子水的反应器中,控反应器中的液体pH值控制在8~9,沉淀过程在室温及搅拌条件下进行,沉淀完成后在50~80℃水浴和搅拌条件下陈化1~3h,收集沉淀,并用去离子水将沉淀洗涤至pH值为7~7.2,将沉淀在80~120℃的温度干燥8~20h,然后在400~600℃焙烧2~6h,得到氧化铝和二氧化锆复合载体;

(2)配制浓度为0.5~1.3g/ml的主活性组分、结构助剂、稀土助剂的可溶性盐溶液,向其中加入60~100目的载体粉末,在搅拌条件下浸渍12~24h,浸渍结束后将悬浊液于60~90℃水浴条件下加热浓缩,随后在450~650℃焙烧6~24h,焙烧后的催化剂前驱体研磨至60~100目;

(3)配制浓度为0.1~0.4g/ml的贵金属活性组分的可溶性盐溶液,向其中加入步骤(2)研磨后的催化剂前驱体粉末,在搅拌条件下浸渍4~8h,浸渍结束后将悬浊液于60~90℃水浴条件下加热浓缩,随后在350~450℃焙烧6~24h,焙烧后、研磨、造粒成型,随后,在固定床500~650℃用还原气进行还原6~48h,即得到催化剂。

8.如权利要求7所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂的制备方法,其特征在于所述的主活性组分、结构助剂、稀土助剂、贵金属活性组分的可溶性盐均为金属硝酸盐。

9.如权利要求7所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂的制备方法,其特征在于所述的还原气由氮气和氢气组成,体积组成为氢气5~15%,氮气85~95%,还原气空速为1000~12000L·kg-1·h-1

10.如权利要求1-6任一项所述的一种高性能二氧化碳加氢甲烷化的催化剂的应用,其特征在于所述的催化剂用于固定床甲烷化反应,反应空速为5000~50000L·kg-1·h-1,反应压力为1~5MPa,反应温度为400~600℃,原料气中H2/(CO+CO2)的摩尔比为2.6~0.2:1。

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