CN104069872A - 一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 - Google Patents
一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104069872A CN104069872A CN201410322986.4A CN201410322986A CN104069872A CN 104069872 A CN104069872 A CN 104069872A CN 201410322986 A CN201410322986 A CN 201410322986A CN 104069872 A CN104069872 A CN 104069872A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nickel
- preparation
- powder
- catalyst
- state bed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法是将镍粉用稀酸预处理，铝粉用有机溶剂预处理，将镍粉和铝粉混合均匀，在外加磁场的高温炉中熔合，在惰性气体下冷却到室温研磨成80-200目的颗粒，将装有NaOH溶液的放置在超声波恒温水浴槽中，镍铝合金粉边搅拌边加入到NaOH溶液反应结束后，除去上层碱液，用去离子水冲洗至中性，再用无水乙醇,即得雷尼镍催化剂。本发明具有高强度、高活性、适合于浆态床甲烷化的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种雷尼镍催化剂的制备方法，具体涉及一种适合浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂的制备方法及雷尼镍催化剂和应用。
背景技术
雷尼镍(Raney Ni)催化剂是一种十分重要的工业催化剂，具有较高的活性和选择性以及较低的生产使用成本，已被广泛应用于有机物催化加氢反应。雷尼镍(Raney Ni)催化剂最先由Murray Raney发现，并与1925年申请专利。催化剂制备时先用NaOH溶液溶去铝镍合金中的Al，然后洗涤，残余物为类似于海绵状的骨架结构，催化剂主要含有Ni和Al，总比表面面积为50-130m2/g。
传统制备雷尼镍的方法是将制得的镍铝合金用一定浓度的碱溶液进行抽提，然后洗涤除碱，得到多孔的雷尼镍颗粒。但是这些催化剂普遍存在催化效率低，环境污染严重的问题。因此需要开发一种催化活性高，污染小的新型雷尼镍催化剂。
我国“富煤，贫油，少气的资源特点”，尤其是天然气资源极是稀少，无法满足国家对清洁能源的需求，因此，天然气的供需矛盾突出，利用煤炭尤其是劣质煤甲烷化制取天然气是一个能源利用转化的新途径，有助于充分利用我国产量丰富的煤炭资源，缓解天然气不足的局面，它既可提高资源利用率，也可减少劣质煤对环境的污染，还可增加运输和使用的便捷性和安全性。
目前工业上甲烷化催化剂主要是德国鲁奇(LURGI)，英国戴维(DAVY)和丹麦托普索(TOPSOE)三种，上述技术催化剂均为负载型Ni基催化剂。专利CN200810051416.0介绍了一种雷尼镍催化剂的制备方法，具体采用铝镍合金与固氢氧化钠按质量比为2:1-1:2均匀混合，缓慢滴加蒸馏水反应，倾去上层碱液，先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤制的雷尼镍催化剂。但是催化剂制备过程中氢氧化钠的加入量少会产生大量NaAlO4给洗涤带来麻烦，致使催化剂的活性很低，同时蒸馏水的滴加速度和滴加量也不容易控制，因为反应过程是放热反应，会产生大量的热量和气体，蒸馏水滴加的过慢致使所产生的氢气不足以保护催化剂，而滴加的过快过多则会产生大量的气泡使催化剂外溢。因此，利用该种方法制备催化剂过程难以控制，不适于大规模生产，更主要的是制备的雷尼镍催化剂孔道不均匀，比表面积小，催化活性低，选择性不高。
专利CN200810301493.7一种固定床雷尼镍催化剂的制备方法，采用泡沫镍作为镍源，用酮类溶剂浸泡后，浸入到铝盐溶液中浸渍镀铝，然后洗涤、干燥、在600-1000℃焙烧，最后用强碱溶液浸取铝后制的雷尼镍催化剂。但是此种制备方法泡沫镍的粒径已经固定，在泡沫镍上浸渍上铝，再用碱提取铝后泡沫镍的粒径和孔道结构有实质性变化。
雷尼镍作为浆态床甲烷化的专利报道较少，比如专利201210381659.9雷尼镍做为浆态床合成甲烷催化剂的应用，所采用的雷尼镍催化剂为工业Ni-助剂-Al的宜兴市晨丰冶金有限公司的RTH-4010合金粉、RTH-2161、RTH-3110催化剂或山东嘉虹化工有限公司的JH-15、JH-19催化剂等，该发明只是说明雷尼镍用于浆态床甲烷化的可行性，但专利中没有给出利用工业镍铝合金粉制备催化剂的详细制备过程，也没有说明催化剂的性能特征，而采用成品催化剂主要是针对固定床开发的催化剂，其催化剂结构和强度对浆态床反应器不是最合适的。没有体现雷尼镍催化剂的制备过程的创新型，并且这种方法制备的催化剂存在孔道分布不均匀，机械强度低的缺陷，催化剂磨损严重，催化活性不高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高强度、高活性的浆态床甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法，其具体步骤如下：
(1)预处理：将镍粉，用稀酸溶液浸泡5-60min，然后用无水乙醇浸泡5-10min，之后用去离子水洗涤2-4次，在50-110℃干燥1-8小时备用；
将铝粉用有机溶剂浸泡5-30分钟，然后用去离子水洗涤2-4次，在50-110℃干燥1-8小时备用；
(2)镍铝合金粉制备：将步骤(1)镍粉和铝粉混合均匀，在外加磁场的高温炉中熔合，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成80-200目的颗粒备用；
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有NaOH溶液的不锈钢容器放置在超声波恒温水浴槽中，调节好恒温水浴槽温度和超声波强度，将制备好的镍铝合金粉边搅拌边加入到上述NaOH溶液，然后在0-70℃恒温搅拌3-12h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗2-4次,即得雷尼镍催化剂。
如上述步骤(1)所述预处理的镍粉为工业级镍粉。
如上述步骤(1)所述预处理的铝粉为工业级铝粉。
如上述步骤(1)所述的稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种。
如上所述步骤(1)有机溶剂为苯、甲苯、乙醚或丙酮中的一种。
如上述步骤(1)所述镍粉、铝粉的干燥为真空干燥。
如上述步骤(2)所述的混合的镍粉、铝粉中镍粉占总质量的百分比是15-90％之间。
如上述步骤(2)所述的镍铝合金粉制备时外加磁场强度为1-40T，优选为5-30T。
如上述步骤(2)所述的镍铝合金粉制备熔合时高温炉温度为900-1600℃，优选为1250-1450摄氏度。
如上述步骤(2)所述的镍铝合金粉制备在熔合温度下熔合时间为1-5h，优选为2-3h。
如上述步骤(2)所述的镍铝合金粉制备时通入惰性气体为N2、Ar中的一种
如上述步骤(3)所述的预先装的NaOH溶液摩尔浓度为3-10mol/L之间，优选为4-6mol/L之间。
如上述步骤(3)所述的恒温水槽控制温度为0-70℃。
如上述步骤(3)所述的超声波的功率为100-2000W，优选为300-1200W。
如上述步骤(3)所述的NaOH溶液与镍铝合金的比值为：3-10ml:1g。
如上述步骤(3)所述的搅拌速率为100-900r/min。
如上述所述的催化剂在反应时为防止样品氧化，采用N2或Ar作为保护气进行保护
采用上述方法制备的催化剂的镍含量为85-97wt％，比表面积在110-230m2/g之间。
本发明方法制备的雷尼镍催化剂可用于浆态床甲烷化反应，可提高转化率和选择性。CO转化率可达到97.5％，甲烷选择性可达到98.0％。
本发明催化剂在合成气浆态床甲烷化的应用包括如下步骤：
将雷尼镍催化剂均匀加入到装有石蜡烃的浆态床反应釜中，合成气在H2/CO摩尔比为3.0-3.5，压力为1.0-2.5MPa，温度为280-320℃，搅拌速率为300-900r/min，体积空速为6000-8000L/h·kg，进行甲烷化反应。
本发明首次将外加磁场应用在镍铝合金制备过程中，也是首次在碱液抽提过程中应用超声波技术，在镍粉、铝粉熔合过程中，外加磁场的使用能使库伦力直接作用于原子核和核外电子，使得镍铝原子比原来只在重力条件下自然熔合接触更加紧密，镍原子的网格骨架结构更细更坚固；在镍铝合金碱液抽提过程中添加超声波技术优点是，利用超声波的强烈微振动使铝更容易脱离镍铝合金，以便和NaOH反应转化为铝酸钠，而不至于阻塞雷尼镍孔道阻止氢氧化钠溶液进入镍铝合金的路径，从而导致雷尼镍催化剂多孔结构比表面积变小。本发明制备的雷尼镍催化剂更加粒径均匀，催化活性和选择性更高，与现有技术相比具有实质性特点和技术优势如下：
(1)孔道结构更均匀：
本发明的创新点在于在雷尼镍的熔合制备过程中引入了外加强磁场，原子由原子核和核外电子组成。电子在磁场中会产生库仑力而做有序运动，磁场下的粒子更有序。带电粒子如电子和离子等以及某些极性分子的运动在磁场特别是强磁场中会发生变化。并且磁场的作用会改变键能，从而改变界面结构，使得镍铝原子比原来只在重力条件下自然熔合接触更加紧密，镍原子的网格骨架结构更细更坚固。引入磁场加快了粒子的晶化速率，使磁性粒子的分散度提高，粒度分布较均匀，故使催化剂孔道结构更加均匀。
本发明的创新点还在于在铝抽提和洗涤过程中使用了超声波技术，这是因为在强磁场条件下熔合制备镍铝合金，镍铝接触的更加紧密，一般的搅拌过程很难使铝完全脱离镍铝合金，并且也容易使孔道里的铝局部对NaOH溶液过量而产生氢氧化铝沉淀堵塞孔道，造成雷尼镍比表面积减小。引入的超声波技术能在细小范围内产生强震动，能促使表面的铝及时与NaOH反应并脱离镍铝合金，更主要的是强震动使孔道里面NaOH溶液相对于铝过量而不产生沉淀，即便很小范围内产生了氢氧化铝沉淀，由于超声波的强震动氢氧化铝也很难让沉淀在孔道内，这样就能保证孔道内的铝能被完全抽提出来，也正因为此提高了雷尼镍催化剂的催化活性。
(2)粒径均匀可控：
在雷尼镍催化剂的制备过程中，通过研磨控制镍铝合金粉的粒度，从而控制经碱抽提后雷尼镍的粒度，实现了雷尼镍催化剂孔道结构均匀前提下的粒度均匀可控。
(3)机械强度更高：
在镍粉、铝粉熔合制备镍铝合金过程中加入不同强度的磁场，实现对雷尼镍晶粒成长和孔道微型调整，能填补镍铝合金由于混合不均匀而导致在铝抽提过程中形成的细小空洞，使雷尼镍催化剂的骨架结构更加稳固，因此由该方法制得的催化剂机械强度更高。适用于浆态床甲烷化，能减少催化剂机械磨损损失。
(4)比表面积更大：
由于在镍铝合金制备过程添加的强磁场会改变键能，从而改变界面结构能使镍铝接触的更加紧密，镍原子的网格骨架结构更细更坚固，孔道结构更加均匀。铝抽提和洗涤过程中超声波技术的应用，相比传统雷尼镍催化剂的碱液抽提更容易使铝原子被碱液抽提出来，使孔道结构中更多的镍原子裸漏出来。因此，该方法制备的催化剂比表面积比传统的更大。
(5)减少积碳，可批量化生产
该发明制备的雷尼镍催化剂在甲烷化反应中能降低CO的歧化活性，使催化剂上的积炭减少，降低了催化剂失活率，提高了CO的转化率。同时催化剂制备工艺简单、易操作，制备条件稳定可靠，适宜于工业化大批量生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但应理解为，这些实施例仅用于更详细具体地说明本发明，而不应理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例的限制。
实施例1
(1)预处理：将镍粉，用稀硫酸溶液浸泡30min，然后用无水乙醇浸泡10min，之后用去离子水洗涤2次，在80℃干燥2小时备用；
将铝粉用甲苯浸泡20分钟，然后用去离子水洗涤2次，在60℃干燥3小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为45％混合均匀，通入惰性气体N2气保护，在外加磁场强度为15T、高温炉温度为1300℃条件下熔合4h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成120目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有50.0ml的浓度为6mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在15℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为200W，将12.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为300r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在10℃恒温搅拌4h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗3次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为87wt％，比表面积为130m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将5.0g雷尼镍催化剂均匀加入到装有150ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.1(摩尔比)，压力为1.5MPa，温度为290℃，搅拌速率为500r/min，体积空速为7000L/h·kg，进行6h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为97.9％，甲烷选择性为98.3％。
实施例2
(1)预处理：将镍粉，用稀盐酸溶液浸泡25min，然后用无水乙醇浸泡20min，之后用去离子水洗涤3次，在70℃干燥5小时备用；
将铝粉用丙酮浸泡20分钟，然后用去离子水洗涤2次，在60℃干燥3小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为60％混合均匀，通入惰性气体Ar气保护，在外加磁场强度为35T、高温炉温度为1100℃条件下熔合3h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成150目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有80.0ml的浓度为7mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在20℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为1000W，将18.0g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为500r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在30℃恒温搅拌10h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗2次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为91wt％，比表面积为160m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将6.0g雷尼镍催化剂均匀加入到装有180ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.2(摩尔比)，压力为1.0MPa，温度为300℃，搅拌速率为600r/min，体积空速为7300L/h·kg，进行5h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为98.1％，甲烷选择性为98.6％。
实施例3
(1)预处理：将镍粉，用稀硝酸溶液浸泡40min，然后用无水乙醇浸泡15min，之后用去离子水洗涤3次，在100℃干燥3小时备用；
将铝粉用乙醚浸泡25分钟，然后用去离子水洗涤3次，在80℃干燥4小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为80％混合均匀，通入惰性气体N2气保护，在外加磁场强度为30T、高温炉温度为950℃条件下熔合4h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成100目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有75.0ml的浓度为9mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在20℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为900W，将20.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为750r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在50℃恒温搅拌8h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗4次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为94wt％，比表面积为170m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将8.0g雷尼镍催化剂均匀加入到装有200ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.4(摩尔比)，压力为2.0MPa，温度为310℃，搅拌速率为750r/min，体积空速为7500L/h·kg，进行4h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为98.6％，甲烷选择性为99.3％。
实施例4
(1)预处理：将镍粉，用稀硝酸溶液浸泡25min，然后用无水乙醇浸泡30min，之后用去离子水洗涤4次，在90℃干燥5小时备用；
将铝粉用苯浸泡25分钟，然后用去离子水洗涤3次，在80℃干燥6小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为30％混合均匀，通入惰性气体N2气保护，在外加磁场强度为15T、高温炉温度为1250℃条件下熔合5h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成80目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有100.0ml的浓度为5mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在20℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为1200W，将28.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为650r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在40℃恒温搅拌7h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗3次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为90wt％，比表面积为150m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将7.0g雷尼镍催化剂均匀加入到装有250ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.5(摩尔比)，压力为2.5MPa，温度为300℃，搅拌速率为450r/min，体积空速为8000L/h·kg，进行5h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为98.5％，甲烷选择性为99.1％。
实施例5
(1)预处理：将镍粉，用稀盐酸溶液浸泡10min，然后用无水乙醇浸泡15min，之后用去离子水洗涤2次，在70℃干燥6小时备用；
将铝粉用甲苯浸泡20分钟，然后用去离子水洗涤3次，在100℃干燥4小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为55％混合均匀，通入惰性气体Ar气保护，在外加磁场强度为10T、高温炉温度为1350℃条件下熔合4h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成160目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有90.0ml的浓度为8mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在20℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为1200W，将15.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为400r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在20℃恒温搅拌10h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗4次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为92wt％，比表面积为190m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将6.5g雷尼镍催化剂均匀加入到装有200ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.3(摩尔比)，压力为1.5MPa，温度为300℃，搅拌速率为800r/min，体积空速为7600L/h·kg，进行4h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为98.7％，甲烷选择性为99.2％。
实施例6
(1)预处理：将镍粉，用稀硫酸溶液浸泡35min，然后用无水乙醇浸泡20min，之后用去离子水洗涤4次，在60℃干燥8小时备用；
将铝粉用乙醚浸泡25分钟，然后用去离子水洗涤4次，在60℃干燥7小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为20％混合均匀，通入惰性气体N2气保护，在外加磁场强度为36T、高温炉温度为1550℃条件下熔合4h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成120目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有120.0ml的浓度为6mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在20℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为1400W，将19.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为600r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在15℃恒温搅拌8h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗4次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为90wt％，比表面积为200m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将5.5g雷尼镍催化剂均匀加入到装有150ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.1(摩尔比)，压力为1.0MPa，温度为300℃，搅拌速率为750r/min，体积空速为6800L/h·kg，进行6h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为98.3％，甲烷选择性为99.1％。
实施例7
(1)预处理：将镍粉，用稀硝酸溶液浸泡25min，然后用无水乙醇浸泡20min，之后用去离子水洗涤3次，在70℃干燥7小时备用；
将铝粉用丙酮浸泡30分钟，然后用去离子水洗涤4次，在60℃干燥8小时备用。
(2)镍铝合金粉制备：将镍粉占总质量的质量百分比(镍粉/镍粉+铝粉)为60％混合均匀，通入惰性气体N2气保护，在外加磁场强度为25T、高温炉温度为1400℃条件下熔合4h，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成180目的颗粒备用。
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有110.0ml的浓度为7mol/L的NaOH溶液的不锈钢容器放置在25℃超声波恒温水浴槽中，调节超声波强度为1100W，将15.5g制备好的镍铝合金粉在搅拌速率为700r/min时加入到上述NaOH溶液，然后在30℃恒温搅拌8h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗4次,即得雷尼镍催化剂(镍含量为96wt％，比表面积为220m2/g)。
雷尼镍催化剂用于合成气浆态床甲烷化的应用如下：将6.5g雷尼镍催化剂均匀加入到装有200ml石蜡烃的浆态床反应釜中，在H2/CO＝3.3(摩尔比)，压力为1.5MPa，温度为290℃，搅拌速率为500r/min，体积空速为7000L/h·kg，进行6h甲烷化活性评价，评价过程利用岛津GC-9160气象色谱对产品进行定量分析。
制得的浆态床甲烷化的雷尼镍催化剂经活性评价可得CO转化率为99.2％，甲烷选择性为99.4％。
Claims (24)
1.一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)预处理：将镍粉，用稀酸溶液浸泡5-60min，然后用无水乙醇浸泡5-10min，之后用去离子水洗涤2-4次，在50-110℃干燥1-8小时备用；
将铝粉用有机溶剂浸泡5-30分钟，然后用去离子水洗涤2-4次，在50-110℃干燥1-8小时备用；
(2)镍铝合金粉制备：将步骤(1)镍粉和铝粉混合均匀，在外加磁场的高温炉中熔合，在惰性气体保护下冷却到室温，将镍铝合金粉研磨成80-200目的颗粒备用；
(3)雷尼镍催化剂制备：预先将装有NaOH溶液的不锈钢容器放置在超声波恒温水浴槽中，调节好恒温水浴槽温度和超声波强度，将制备好的镍铝合金粉边搅拌边加入到上述NaOH溶液，然后在0-70℃恒温搅拌3-12h，反应结束后，除去上层碱液，用去离子水反复冲洗至中性，再用无水乙醇冲洗2-4次,即得雷尼镍催化剂。
2.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(1)所述预处理的镍粉为工业级镍粉。
3.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(1)所述预处理的铝粉为工业级铝粉。
4.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的稀酸溶液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种。
5.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)有机溶剂为苯、甲苯、乙醚或丙酮中的一种。
6.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤(1)镍粉、铝粉的干燥为真空干燥。
7.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述混合的镍粉、铝粉中镍粉占总质量的百分比是15-90％之间。
8.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备时外加磁场强度为1-40T。
9.如权利要求8所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备时外加磁场强度为5-30T。
10.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备熔合时高温炉温度为900-1600℃。
11.如权利要求10所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备熔合时高温炉温度为优1250-1450℃。
12.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备在熔合温度下熔合时间为1-5h。
13.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备在熔合温度下熔合时间为2-3h。
14.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的镍铝合金粉制备时通入惰性气体为N2、Ar中的一种。
15.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的NaOH溶液摩尔浓度为3-10mol/L之间。
16.如权利要求15所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的NaOH溶液摩尔浓度为4-6mol/L之间。
17.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的恒温水槽控制温度为0-70℃。
18.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的超声波的功率为100-2000W。
19.如权利要求18所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的超声波的功率为300-1200W。
20.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的NaOH溶液与镍铝合金的比值为：3-10ml:1g。
21.如权利要求1所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法，其特征在于步骤(3)所述的搅拌速率为100-900r/min。
22.如权利要求1－21所述的一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法所制备的雷尼镍催化剂，其特征在于催化剂的镍含量为85-97wt％，比表面积在110-230m2/g之间。
23.如权利要求22所述的雷尼镍催化剂，其特征在于所述的催化剂在反应时为防止样品氧化，采用N2或Ar作为保护气进行保护。
24.如权利要求22所述的雷尼镍催化剂的应用，其特征在于包括如下步骤：
将催化剂均匀加入到装有石蜡烃的浆态床反应釜中，合成气在H2/CO摩尔比为3.0-3.5，压力为1.0-2.5MPa，温度为280-320℃，体积空速为6000-8000L/h·kg，搅拌速率为300-900r/min条件下进行甲烷化反应。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410322986.4A CN104069872B (zh) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410322986.4A CN104069872B (zh) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104069872A true CN104069872A (zh) | 2014-10-01 |
| CN104069872B CN104069872B (zh) | 2016-04-06 |
Family
ID=51591710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410322986.4A Expired - Fee Related CN104069872B (zh) | 2014-07-08 | 2014-07-08 | 一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104069872B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104707626A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-17 | 赛鼎工程有限公司 | 一种雷尼镍催化剂及其制备方法 |
| CN106938331A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-07-11 | 徐轶 | NiAl介孔粉末材料及其制备方法 |
| CN112138666A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-29 | 复旦大学 | 一氧化碳加氢制甲烷用急冷骨架镍催化剂及其制备方法和应用 |
| CN112569942A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 中石化南京化工研究院有限公司 | 一种甲烷合成催化剂的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0014802A1 (en) * | 1978-12-21 | 1980-09-03 | Imperial Chemical Industries Plc | Liquid phase chemical process with separation of catalyst particles by magnetic flocculation |
| CN1248494A (zh) * | 1998-09-23 | 2000-03-29 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于费—托合成的骨架铁催化剂的制法 |
| CN1565731A (zh) * | 2003-06-13 | 2005-01-19 | 上海师范大学 | 制备新型Raney Ni催化剂的方法及其应用 |
| CN1775353A (zh) * | 2005-07-28 | 2006-05-24 | 大连理工大学 | 一种高活性加氢催化剂骨架钌的制备和应用方法 |
| CN102942971A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-02-27 | 太原理工大学 | 雷尼镍做为浆态床合成甲烷催化剂的应用 |
-
2014
- 2014-07-08 CN CN201410322986.4A patent/CN104069872B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0014802A1 (en) * | 1978-12-21 | 1980-09-03 | Imperial Chemical Industries Plc | Liquid phase chemical process with separation of catalyst particles by magnetic flocculation |
| CN1248494A (zh) * | 1998-09-23 | 2000-03-29 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种用于费—托合成的骨架铁催化剂的制法 |
| CN1565731A (zh) * | 2003-06-13 | 2005-01-19 | 上海师范大学 | 制备新型Raney Ni催化剂的方法及其应用 |
| CN1775353A (zh) * | 2005-07-28 | 2006-05-24 | 大连理工大学 | 一种高活性加氢催化剂骨架钌的制备和应用方法 |
| CN102942971A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-02-27 | 太原理工大学 | 雷尼镍做为浆态床合成甲烷催化剂的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沈晓峰等: "改性骨架镍催化剂在3-NBSA加氢制备间氨基苯磺酸中的应用", 《沈阳化工学院学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104707626A (zh) * | 2015-03-26 | 2015-06-17 | 赛鼎工程有限公司 | 一种雷尼镍催化剂及其制备方法 |
| CN106938331A (zh) * | 2017-03-01 | 2017-07-11 | 徐轶 | NiAl介孔粉末材料及其制备方法 |
| CN106938331B (zh) * | 2017-03-01 | 2018-11-09 | 西南交通大学 | NiAl介孔粉末材料及其制备方法 |
| CN112569942A (zh) * | 2019-09-29 | 2021-03-30 | 中石化南京化工研究院有限公司 | 一种甲烷合成催化剂的制备方法 |
| CN112569942B (zh) * | 2019-09-29 | 2023-03-28 | 中石化南京化工研究院有限公司 | 一种甲烷合成催化剂的制备方法 |
| CN112138666A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-29 | 复旦大学 | 一氧化碳加氢制甲烷用急冷骨架镍催化剂及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104069872B (zh) | 2016-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104056641B (zh) | 一种浆态床耐硫甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法和应用 | |
| CN104069872B (zh) | 一种适合于浆态床甲烷化催化剂的制备方法及应用 | |
| CN106268852B (zh) | 一种用于合成气一步法联产混合醇和α-烯烃的催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN106180747B (zh) | 一种钯铜二元合金纳米材料、其制备方法及其作为催化剂电催化还原co2的应用 | |
| CN105214711A (zh) | 一种制备Ag/g-C3N4催化剂的方法 | |
| CN107185543A (zh) | 一种用于二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂及其制备与应用 | |
| CN104084219B (zh) | 一种适用于固定床甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法及应用 | |
| CN104857964A (zh) | 合成气甲烷化催化剂及其制备方法 | |
| Zeng et al. | New insights into highly efficient reduction of CO 2 to formic acid by using zinc under mild hydrothermal conditions: a joint experimental and theoretical study | |
| CN104084220B (zh) | 一种固定床耐硫甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法和应用 | |
| CN107352519B (zh) | 一种c3n4纳米线的制备方法 | |
| Li et al. | Unleashing the Full Potential of Photo‐Driven CO Hydrogenation to Light Olefins over Carbon‐Coated CoMn‐Based Catalysts | |
| CN105385965A (zh) | 一种基于ZIF-67骨架材料制备CoB非晶态合金的方法 | |
| CN104056634A (zh) | 一种适用于固定床甲烷化催化剂的制备方法及应用 | |
| CN103611539B (zh) | 一种合成生物柴油的磁性钙基固体碱催化剂制备方法 | |
| CN108816227B (zh) | 金属框架衍生负载型铜基催化剂及其制备方法 | |
| CN105304888B (zh) | 一种新能源汽车电池材料镍钴铝酸锂的制备方法 | |
| CN106540700A (zh) | 一种耐高温甲醇催化剂的制备方法 | |
| CN104992850A (zh) | 一种Fe3O4/MnO2/RGO材料及其制备方法与应用 | |
| CN109926070B (zh) | 一种Mn0.5Cd0.5S/WO3/Au负载型光催化剂的制备方法 | |
| CN104056640B (zh) | 一种适合于浆态床甲烷化雷尼镍催化剂的制备方法及应用 | |
| CN103102868A (zh) | 一种烃类相变蓄热材料及以天然酸为原料的制备方法 | |
| CN107915249B (zh) | 方形核壳结构的纳米Cu2O/Cu3N材料的制备方法 | |
| CN101259415A (zh) | 一种co加氢合成低碳混合醇催化剂的制备方法 | |
| CN108101833B (zh) | 用RuCo/N-CNTs催化剂催化合成9-乙基八氢咔唑的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160406 Termination date: 20170708 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |