一种微波焙烧快速制备甲烷化催化剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及煤转化和催化领域，具体是一种微波赔烧快速制备甲烧化催化剂的方 法。
【背景技术】
[0002] W煤制合成气为原料经C0甲烧化反应制取天然气的新途径，但是C0甲烧化工业 催化剂一直被国外所垄断，所W急需研发高效的C0甲烧化催化剂。目前国内甲烧化催化剂 的载体，ΚΞ氧化二侣为载体居多，应用中受制备工艺的局限，不易调变催化剂性能，抗积 碳效果不佳，催化剂高溫下易烧结。氧化二侣作载体的专利CN201210003109,采用等量 浸溃法把活性组分Ni负载到Ξ氧化二侣载体上，但制备过程繁琐需要重复浸溃；ΚΞ氧化 二侣和二氧化铁作复合载体载体的专利CN201410790610,催化剂制备过程同样繁琐，不利 于大规模生产；为提高催化剂的活性，专利CN201310449697W贵金属钉做催化活性组分， 运种方法无疑增加了生产成本，在推广到工业应用具有较大困难。由于碳化娃具有高溫热 稳定性好、导热性好、机械强度高等特性，碳化娃可用于催化技术领域，是一种良好的催化 剂载体。
【发明内容】
[0003]本发明旨在利用碳化娃的特性提供一种微波赔烧快速制备甲烧化催化剂的方法。
[0004] 本发明是通过W下技术方案实现的：一种微波赔烧快速制备甲烧化催化剂的方 法，其步骤为：
[000引 （1)制备混合物
[0006] 将二氧化娃、活性炭粉末及硝酸儀混合均匀，得到均匀混合物；均匀混合物在 100°C环境下干燥保存；
[0007] 似制备催化剂
[000引 ①高压压片
[0009] 干燥好的均匀混合物在20MPa的压力下压制6min形成片状混合物前躯体；
[0010] ②微波制备
[0011] 片状混合物前躯体置于微波炉中间区域，调整位置，直至红外测溫探头测得片状 混合物前躯体的最大溫度点；抽真空至真空度为0. 9MPa，通入氮气至真空度为0. 3MPa，抽 真空、通氮气步骤反复进行Ξ次；开启微波炉冷却水循环装置，打开微波控制开关，调节微 波功率使得炉内升溫至1300°C± 10°C，恒溫反应20min;关闭微波控制开关，停止加热，抽 真空至真空度为0. 9MPa，炉内自然冷却至室溫后，关闭循环水；抽真空至真空度为0. 9MPa， 打开炉口，取出，获得粉末状的W碳化娃为载体的儀基催化剂。
[0012] 在上述微波制备过程中，片状混合物发生反应，各反应流程为：
[0013] i .硝酸儀分解过程
[0014]
[001引式中：化狮3)2:硝酸儀；化0:氧化儀柳2:二氧化氮；02:氧气。
[0016] ii.碳热还原过程反应：
[0017]Si〇2+C=SiC+CO
[001引式中：Si02二氧化娃；C:活性炭；SiC:碳化娃；C0 :-氧化碳气体。
[001引化.氧化儀的还原
[0020] NiO+C=Ni+CO
[0021] 式中：NiO:氧化儀；C:活性炭，Ni:儀，CO:-氧化碳气体。
[0022] 本发明与【背景技术】相比具有明显的先进性，W碳化娃为载体、W儀为活性组分，采 用微波高溫赔烧碳热还原快速制得一氧化碳甲烧化催化剂，催化剂中活性组分分散均匀， 在高溫下具有高催化活性，催化反应中热稳定性好、良好的抗积碳性能。此制备方法采用微 波赔烧工艺，大大减少了传统管式炉制备耗时过长的缺点，制备工艺流程短、快捷迅速、原 料配比合理、数据翔实准确、产物稳定，是制备一氧化碳甲烧化催化剂的十分理想的一种方 法。
[0023] 进一步，为了提高原料的利用率，本发明限定了活性炭粉末的加入量：所述活性炭 粉末的加入量能够保证在微波制备过程中二氧化娃完全反应获得碳化娃，并且硝酸儀分解 后的氧化儀形成活性组分Ni。
[0024] 另外，所述W碳化娃为载体的儀基催化剂进一步进行了精制步骤，该步骤为：
[00幼①高溫除碳
[0026] 粉末状的W碳化娃为载体的儀基催化剂置于马弗炉内，空气氛围下70(TC赔烧 2h，除去未反应的活性炭；
[0027] ②酸洗除娃
[0028] 按照体积比为3:1分别量取浓度为38%的氨氣酸W及浓度为68%的浓硝酸，加水 稀释至混酸体积的1. 5倍，除碳后的催化剂置于混酸溶液中，静置24h;
[0029] ③离屯、、分离
[0030] 含有催化剂的混酸溶液在1000化/min的转速下离屯、8min，去除上清液，清洗至残 留物表面抑为7;
[0031] ④干燥、赔烧
[003引残留物于100°C环境下干燥12h，然后置于马弗炉内，空气氛围下550°C赔烧2h，完 成精制。
[0033] 上述精制的步骤，能够提高活性组分儀在催化剂中的含量W及催化剂的催化效 率。
[0034] 进一步，步骤（1)制备混合物中均匀混合物的混合是在玛瑶球磨罐内密封进行 的，球磨的转速为5(K)r/min，W正转、反转各5min为一个球磨周期，运行十个周期。步骤 (1)制备混合物中活性炭粉末的制备方法为：木质活性炭在l〇〇°C下干燥1化后，在玛瑶球 磨罐内密封，设定球磨的转速为50化/min,W正转、反转各5min为一个球磨周期，运行Ξ个 周期；然后过200目筛，获得活性炭粉末。
[0035] 而且，精制后的W碳化娃为载体的儀基催化剂中儀的质量百分含量为5~10%。
[0036] 本发明所述的碳化娃载体具有高溫热稳定性好、导热性好、机械强度高等特性，能 够避免催化剂床层的热积累，延长催化剂的使用寿命，能够承受更高的反应溫度和空速；另 夕F，本发明简化了现有技术的制备流程，并未引入涂层，能够获得更高的儀载量，还能避免 涂层型整体催化剂中涂层剥落导致活性组分的流失。
【附图说明】
[0037] 图1为采用本发明所述方法制备获得的甲烧化催化剂的形貌图，由图可W看出： 催化剂表面提供了许多活性组分附着位点。
[0038] 图2为甲烧化催化剂的X-射线衍射强度图谱，图中：纵坐标为衍射强度，横坐标为 衍射角2Θ，图中44. 522。、58. 420°、70. 980°为活性组分Ni的标准衍射峰，Ni衍射峰强 度弱，说明活性组分分散度高，图中35. 597。、41.383°、59. 977。、71.777° 75. 492°为 碳化娃标准衍射峰，说明碳化娃属于3C-SiC晶型。
[0039] 图3为各质量百分含量儀的催化剂活性评价图，由图可知：催化剂在高溫段具有 良好的稳定性，同时在高溫段催化剂活性没有发生失活、烧结等，一氧化碳依然具有较高的 转化率。
【具体实施方式】
[0040] 本发明使用的化学物质材料为：二氧化娃、活性炭、硝酸儀、氨氣酸、硝酸、去离子 水、氮气，其准备用量W克、毫升、厘米3为计量单位：
[00411
[0042] 对制备所需的化学物质材料进行精选，并进行质量纯度、浓度控制：
[0043]
[0044] (1)制备混合物
[004引①干燥活性炭
[0046] 称取木质活性炭60g±0.OOlg，放入100°C烘箱中干燥12h。
[0047] ②研磨活性炭
[0048] 将干燥好活性炭分别放入玛瑶球磨罐中并密封，设定球磨转速500转/min,W正 转、反转各5min作为一个球磨周期，运行Ξ周期。
[0049] ③筛分
[0050] 将磨好的活性炭用200目筛网过筛，留取活性炭粉末，保存待用。
[005。④混合
[0052] 按照娃碳摩尔比3:1的比例，称取