CN110523435A - 一种天然气燃烧催化剂及制备方法 - Google Patents

一种天然气燃烧催化剂及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然气燃烧催化剂及制备方法，催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯10‑20份、氟化硅4‑12份、纳米二氧化硅3‑9份、白炭黑4‑10份、铝矾土5‑15份、改性氧化铝2‑6份、氧化镁4‑8份、稀土氧化物1‑3份、石油醚3‑6份、杂醇油6‑10份、乙烯酮5‑12份、硼酸三甲酯4‑12份、2‑吡咯烷酮8‑15份，本发明制备方法简单，制得的催化剂性能稳定、纯度高，活性好、耐热温度高、热稳定性能好，能够增加天然气燃烧热能，节能效果好。

Description

一种天然气燃烧催化剂及制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂制备技术领域，具体为一种天然气燃烧催化剂及制备方法。
背景技术
天然气具有高效、洁净、传输方便的特征，是一种较理想的清洁能源，目前一次消费能源中，天然气仅占 3％。但市场对天然气的需求快速增长。中国的能源特色在煤，解决能源问题的关键是如何清洁高效地利用好煤，煤制天然气具有能源转换效率高、耗水量低、成本低、废弃物少等优势。加快煤炭洁净化开发利用，发展煤基气态能源产业，已经成为当今世界许多国家应对全球能源危机和生态环境危机的重要战略选择。
天然气燃烧过程中产生大量有害物质，因此，需要采用催化剂催化燃烧，使天然气燃烧彻底，减少有害物质的生成，但是现有的催化剂虽然具有一定的催化作用，但是催化效果差，无法有效的增加天然气燃烧效果，因此，有必要对催化剂进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气燃烧催化剂及制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气燃烧催化剂,催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯10-20份、氟化硅4-12份、纳米二氧化硅3-9份、白炭黑4-10份、铝矾土5-15份、改性氧化铝2-6份、氧化镁4-8份、稀土氧化物1-3份、石油醚3-6份、杂醇油6-10份、乙烯酮5-12份、硼酸三甲酯4-12份、2-吡咯烷酮8-15份。
优选的，催化剂组份优选的成分配比包括氧化石墨烯15份、氟化硅6份、纳米二氧化硅6份、白炭黑7份、铝矾土10份、改性氧化铝4份、氧化镁6份、稀土氧化物2份、石油醚5份、杂醇油8份、乙烯酮8份、硼酸三甲酯8份、2-吡咯烷酮12份。
优选的，所述稀土氧化物采用氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化镨中的一种或多种混合物。
优选的，其制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为100-200转/分，时间为10min-15min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡2h-4h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为70-80℃，干燥时间为10min-20min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
优选的，所述步骤E中焙烧温度为1200℃-1300℃，焙烧时间为2h-3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备方法简单，制得的催化剂性能稳定、纯度高，活性好、耐热温度高、热稳定性能好，能够增加天然气燃烧热能，节能效果好；其中，添加的杂醇油和硼酸三甲酯，能够在天然气燃烧的过程中实现了对天然气的多相催化助燃，从而可提高天然气的火焰温度和热值；另外，本发明采用的制备方法操作简单，能够增大催化剂的接触面，扩大催化剂的表面积，提供较大的比表面，增加催化效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供如下技术方案：一种天然气燃烧催化剂,催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯10-20份、氟化硅4-12份、纳米二氧化硅3-9份、白炭黑4-10份、铝矾土5-15份、改性氧化铝2-6份、氧化镁4-8份、稀土氧化物1-3份、石油醚3-6份、杂醇油6-10份、乙烯酮5-12份、硼酸三甲酯4-12份、2-吡咯烷酮8-15份。
实施例一：
催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯10份、氟化硅4份、纳米二氧化硅3份、白炭黑4份、铝矾土5份、改性氧化铝2份、氧化镁4份、稀土氧化物1份、石油醚3份、杂醇油6份、乙烯酮5份、硼酸三甲酯4份、2-吡咯烷酮8份。
本实施例中，稀土氧化物采用氧化镧。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为100转/分，时间为10min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡2h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间为10min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
本实施例中，步骤E中焙烧温度为1200℃，焙烧时间为2h。
实施例二：
催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯20份、氟化硅12份、纳米二氧化硅9份、白炭黑10份、铝矾土15份、改性氧化铝6份、氧化镁8份、稀土氧化物3份、石油醚6份、杂醇油10份、乙烯酮12份、硼酸三甲酯12份、2-吡咯烷酮15份。
本实施例中，稀土氧化物采用氧化镧、氧化铈混合物。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为200转/分，时间为15min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡4h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为20min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
本实施例中，步骤E中焙烧温度为1300℃，焙烧时间为3h。
实施例三：
催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯12份、氟化硅6份、纳米二氧化硅4份、白炭黑5份、铝矾土6份、改性氧化铝3份、氧化镁4份、稀土氧化物2份、石油醚4份、杂醇油7份、乙烯酮7份、硼酸三甲酯6份、2-吡咯烷酮10份。
本实施例中，稀土氧化物采用氧化铈、氧化钕混合物。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为120转/分，时间为11min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡4h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为74℃，干燥时间为14min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
本实施例中，步骤E中焙烧温度为1240℃，焙烧时间为2.4h。
实施例四：
催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯15份、氟化硅6份、纳米二氧化硅6份、白炭黑7份、铝矾土10份、改性氧化铝4份、氧化镁6份、稀土氧化物2份、石油醚5份、杂醇油8份、乙烯酮8份、硼酸三甲酯8份、2-吡咯烷酮12份。
本实施例中，稀土氧化物采用氧化镧、氧化铈、氧化钕混合物。
本实施例的制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为150转/分，时间为12min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡3h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为75℃，干燥时间为15min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
本实施例中，步骤E中焙烧温度为1250℃，焙烧时间为2.5h。
实验例：
采用本发明各实施例制得的催化剂加入天然气中进行催化燃烧，天然气燃烧转化率数 据如下表：
燃烧转化率（%）
实施例一 99.1
实施例二 99.2
实施例三 98.9
实施例四 99.5
综上所述，本发明制备方法简单，制得的催化剂性能稳定、纯度高，活性好、耐热温度高、热稳定性能好，能够增加天然气燃烧热能，节能效果好；其中，添加的杂醇油和硼酸三甲酯，能够在天然气燃烧的过程中实现了对天然气的多相催化助燃，从而可提高天然气的火焰温度和热值；另外，本发明采用的制备方法操作简单，能够增大催化剂的接触面，扩大催化剂的表面积，提供较大的比表面，增加催化效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种天然气燃烧催化剂,其特征在于：催化剂组份按重量份数包括氧化石墨烯10-20份、氟化硅4-12份、纳米二氧化硅3-9份、白炭黑4-10份、铝矾土5-15份、改性氧化铝2-6份、氧化镁4-8份、稀土氧化物1-3份、石油醚3-6份、杂醇油6-10份、乙烯酮5-12份、硼酸三甲酯4-12份、2-吡咯烷酮8-15份。
2.根据权利要求1所述的一种天然气燃烧催化剂,其特征在于：催化剂组份优选的成分配比包括氧化石墨烯15份、氟化硅6份、纳米二氧化硅6份、白炭黑7份、铝矾土10份、改性氧化铝4份、氧化镁6份、稀土氧化物2份、石油醚5份、杂醇油8份、乙烯酮8份、硼酸三甲酯8份、2-吡咯烷酮12份。
3.根据权利要求1所述的一种天然气燃烧催化剂,其特征在于：所述稀土氧化物采用氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化镨中的一种或多种混合物。
4.实现权利要求1所述的一种天然气燃烧催化剂的制备方法,其特征在于：其制备方法包括以下步骤：
A、将白炭黑、铝矾土、氧化镁混合后加入研磨机中研磨，得到混合物A；
B、将氧化石墨烯、氟化硅、纳米二氧化硅、改性氧化铝、杂醇油、乙烯酮混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为100-200转/分，时间为10min-15min，得到混合物B；
C、将石油醚、硼酸三甲酯、2-吡咯烷酮充分混合后得到混合溶液，并在混合溶液中浸入混合物A和混合物B，浸泡2h-4h，之后进行过滤，得到过滤物；
D、将过滤物进行干燥，干燥温度为70-80℃，干燥时间为10min-20min，得到干燥物，并将干燥物进行粉碎，得到颗粒；
E、将颗粒加入焙烧炉中进行焙烧，冷却后得到催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种天然气燃烧催化剂的制备方法,其特征在于：所述步骤E中焙烧温度为1200℃-1300℃，焙烧时间为2h-3h。
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