CN107051439A

CN107051439A - 一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN107051439A
Application number: CN201710400188.2A
Authority: CN
Inventors: 詹瑛瑛; 周玉常; 蔡国辉; 肖益鸿; 郑勇; 辜冬梅; 陈崇启
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: CN107051439B

Abstract

本发明涉及一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂及其制备方法和应用。该催化剂的主要活性组分为贵金属钯及其氧化物，载体为富铝的镁铝复合氧化物，助剂为轻稀土氧化物Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃中的一种或几种组合，所述主要活性组分以元素Pd计其重量占催化剂重量的0.5‑2%；助剂轻稀土氧化物占催化剂重量的0.5‑5%；载体中氧化镁的重量含量为18‑44%，氧化铝的重量含量为56‑82%；主要活性组分与助剂以共浸渍方式引入。本发明催化剂制备方法简单，具有起燃温度低、稳定性好、适应空燃比宽的特点，催化剂适用于以油田伴生尾气中甲烷催化燃烧过程，以及其它高浓度二氧化碳气氛下低碳烃的燃烧过程。

Description

一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

油田伴生尾气是在油田开采过程中伴随石油液体排出的不能被直接利用的气体。在采用火驱或气驱（如CO₂驱）等高采收技术开采石油过程中，石油中蕴藏的甲烷气会随着驱油气一起排出，成为油田开采过程的伴生气，浓度高（>30 vol.%）的伴生气可被直接或间接利用，而含量低的伴生气（一般含1~10 vol.%的甲烷）由于不能被直接燃烧利用，大部分被直接就地放空，形成油田开采过程的伴生甲烷尾气。根据2012年中国石油天然气股份有限公司对零散及边远井区排气量的统计资料显示，2142口天然气排气单井日总排气量148.11万立方米，单井平均日排气量为700立方米；315座天然气站厂日总排气量达185.72万立方米，日放空气量低于5000立方米的站厂有174座，占总放空站厂数的63.5%，占排气总量17.7%。这些地方的油田伴生甲烷尾气单井排放量相对较小，排放分布零散，尾气排放总量高，甲烷含量低，二氧化碳含量高（70~80%），目前因回收技术不经济而直接排空。

油田伴生尾气因其情况特殊而受到越来越多的关注，但对于油田伴生甲烷尾气的综合治理研究还是一片空白。高浓度甲烷的利用技术已相对成熟，而与一般的燃气系统不同，油田伴生尾气中二氧化碳浓度较高而甲烷含量相对较低（<10 vol.%），高浓度CO₂的存在，将在一定程度上抑制催化剂的甲烷氧化性能，特别在温度较高时，H₂O的抑制作用可以被忽略，而CO₂的抑制作用仍然存在。因此，有必要开发一种针对高浓CO₂下低浓度甲烷尾气燃烧催化剂。

与其它烃类相比，甲烷中C-H键较难活化。甲烷燃烧催化剂的研发主要分为两大类，一类是Pt、Pd、Rh等负载型贵金属催化剂，另一类是钙钛矿等氧化物型催化剂。其中Pd在甲烷催化燃烧中具有较高的催化活性而成为研究的焦点。与其它氧化型催化剂相比，Pd资源稀缺价格相对较高，如何提高贵金属Pd的利用率是过去乃至将来研发的目标之一。同时如何解决负载型Pd基催化剂在使用过程中存在稳定性不足的问题，也是研究的重点。研究表明催化剂的性能受活性相组成价态、载体组成与性质、以及催化剂形貌影响显著。而催化剂中活性相的价态形貌很大程度上取决于催化剂的制备方法。也就是说催化剂的性能很大程度上由其组成和制备方法所决定。

目前为止，Pd基催化剂涉及的载体主要包括 Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、SnO₂、沸石以及其它金属氧化物等。如CN201310682164公开了一种水热合成Fe、Co改性CeO₂载体浸渍负载Pd催化剂用于甲烷催化燃烧。专利CN201510040514公开了一种用于甲烷催化燃烧的催化剂及其制备方法，由CeO₂-Co₃O₄双组分载体和贵金属Pd组成，催化剂中CeO₂的质量百分含量为0.%-5%，Pd的质量百分含量为0.1-0.5%。CN201310159743公开了一种甲烷催化燃烧钯基催化剂，以贵金属钯为活性组分，拟薄水铝为铝源制备的中孔氧化铝为载体。CN201310044368公开了一种用于甲烷催化燃烧的碳纳米管负载钯的催化剂及其制备。专利WO2004103554A1公开了一种氧化锡负载Pt或Pt-Pd催化剂用于甲烷催化燃烧。专利CN200910012670公开了一种煤层气脱氧催化剂及制备方法，催化剂以0.01-5%的铂族贵金属（Pd、Pt、Ru、Rh、Ir等中的一种或几种）为催化剂活性组分，含1-10% 的K₂O、MgO、CaO等碱金属或碱土金属氧化物等中的一种或几种组合，催化剂中的多组分为二氧化铈基复合氧化物Ce-M-O（M=Zr, Sm, Zr&Al,Zr&Y等），催化剂经还原后制得。专利CN201110388703公开了一种低浓度甲烷燃烧催化剂的制备方法，以贵金属Pd、Pt、Ru等中的一种或几种组合作为催化剂活性组分，利用浸渍法负载金属氧化物至载体Al₂O₃，在其基础上浸渍负载贵金属，再经系列处理及还原制成催化剂。

文献（ITO T, TASHIRO T, KAWASAKI M, et al. Journal of PhysicalChemistry, 1991, 95(11): 4476-4483）表明MgO可通过解离吸附方式活化CH₄。鉴于氧化铝可提供较大的比表面积提高活性组分的分散度，而氧化镁具有较高的热稳定性，且具有一定的高温活性。有望以镁铝复合氧化物为载体来改善负载钯催化剂的性能。尽管文献（QIC, AN L, WANG H. Applied Catalysis A: General, 1996, 140(1): 17-28）考察了MgO对Pd/Al₂O₃催化剂的改性作用。但因采用浸渍法负载Mg，只限于0.2 wt.%和5 wt.%MgO改性对比。另外，Tanasoi 等（TANASOI S, MITRAN G, TANCHOUX N, et al. AppliedCatalysis A: General, 2011, 395(1–2): 78-86）研究了MMgAlO复合氧化物催化剂 (M=Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag andPd) 的甲烷氧化性能，其中Pd理论负载量达到了9wt.%。但他们的研究都只针对富Mg体系。

本发明通过共沉淀方式制备具有较高比表面积的富铝的镁铝复合氧化物。以其为载体，共浸渍负载贵金属钯和少量的稀土助剂，应用于以油田伴生尾气中甲烷催化燃烧过程，以及其它高浓度二氧化碳气氛下低碳烃的燃烧过程。虽然有少量Pd基催化剂的研究以及专利涉及到MgO对载体的改性，但研究要么局限于富Mg体系，要么通过浸渍方式引入含量低于17%的碱土金属氧化物，而含稀土氧化物的体系大都以CeO₂为主，且含量较高。与现有的文献和专利相比，本发明涉及的催化剂在组成、制备方法和应用体系上均有所创新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于油田伴生尾气催化燃烧催化剂及其制备方法和应用。

本发明提供了一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂。该催化剂以贵金属钯及其氧化物为主要活性组分，以富铝的镁铝复合氧化物为载体，以轻稀土氧化物为助剂。

本发明提供的用于油田伴生尾气燃烧催化剂，其载体中氧化镁的重量含量为18-44 %（优选为20-30%），氧化铝的重量含量为 56-82 %（优选为70-80%），二者之和为100%；

本发明提供的用于油田伴生尾气燃烧催化剂，其主要活性组分钯及其氧化物的含量以元素Pd计其重量占催化剂重量的0.5-2 %；

本发明提供的用于油田伴生尾气燃烧催化剂，其助剂为轻稀土氧化物Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃中的一种或几种组合（优选为Y₂O₃和Pr₂O₃）；轻稀土氧化物助剂的含量以金属元素计其重量占催化剂总重量的0.5-5 %（优选为0.6-1.5 %）。

本发明提供了上述催化剂的制备方法，步骤如下：（1）通过共沉淀方法合成载体前驱体，经干燥焙烧制得富铝的镁铝复合氧化物；（2）通过共浸渍方式负载主要活性组分与助剂，再经干燥焙烧，制得整体式催化剂。

本发明提供的催化剂制备方法，所述富铝的镁铝复合氧化物主要合成步骤为：室温下配置可溶性镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌或超重力均相混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9±1，70±10℃下老化，老化时间控制在3-16 h（优选6-12 h），60-120 ℃干燥8-24h (优选80-105 ℃干燥10-16 h)，450-800 ℃焙烧2-8 h (优选600-800℃焙烧4-6 h)，制备出载体镁铝复合氧化物，其中沉淀剂为NaHCO₃、NaOH、Na₂CO₃、KOH和氨水中的一种或几种。

本发明提供的催化剂制备方法，主要活性组分Pd及其氧化物与轻稀土氧化物助剂是通过将载体镁铝复合氧化物多次共浸渍于可溶性钯盐和可溶性轻稀土盐的混合溶液后获得所需的负载量，最后经500-800℃焙烧4-6 h（优选700-800 ℃焙烧 4-5 h），制得催化剂产品。

本发明提供的催化剂制备方法，可溶性钯盐可以为硝酸钯、氯化钯、醋酸钯、乙酰丙酮钯中的一种（优选硝酸钯），所述可溶性轻稀土盐为硝酸钇、硝酸镧、硝酸铈及硝酸镨中的一种或几种（优选硝酸镨和硝酸钇）。

应用：所述催化剂用于油田伴生尾气中甲烷催化燃烧过程，以及其它高浓度二氧化碳气氛下低碳烃的燃烧过程。

本发明的显著优势在于：

通过共沉淀法制备并优选出富铝（氧化铝含量为70-80 %）的载体组成配方，获得γ-Al₂O₃与MgAl₂O₄两种晶型结构材料均匀混合的复合镁铝氧化物载体，抑制了相同粒子之间易发生团聚的现象，提高载体的稳定性，利用复合镁铝氧化物载体弥补了单一载体的不足，既发挥Al₂O₃载体可提供较高比表面积的优势，又利用了MgAl₂O₄具有高热稳定性以及MgO具有一定高温活性的特点。同时，通过共浸渍法引入活性组分钯及助剂稀土氧化物，使活性组分钯均匀分散于载体表面，避免了共沉淀法引入活性组分时存在的贵金属被载体包埋而利用率低的问题。与商品氧化铝为载体负载相同含量钯的催化剂相比，无论是在贫燃还是理论计量比下起燃温度及完全转化温度均较低，且稳定性较高。本发明提供的催化剂的比表面积高达126-131 m²·g^-1, 在高浓度二氧化碳气氛下对甲烷的催化燃烧活性和稳定性具有明显优势。不仅可以满足油田伴生尾气治理对催化剂活性和稳定性的要求，而且可以减少空气的补入，降低能耗，同时减少催化剂的使用量，降低催化剂成本，意义重大。此外，本发明中的催化剂使用之前不需预还原处理，催化剂组成与制备工艺简单。

附图说明

图1透射电镜图，(a).对比样C2催化剂、(b). S4催化剂。由透射电镜图可以发现镁铝复合载体的催化剂Pd的分布更均匀。

图2 与未添加稀土助剂的催化剂的活性比较图。从图2中可以看出添加稀土助剂的样品S11-S14较未添加稀土助剂改性样品C4的活性均有一定的改善，尤其是在低温区段。

图3 X-射线粉末衍射图。图3中可以看到催化剂载体以γ-Al₂O₃与MgAl₂O₄形式存在，未添加稀土改性的样品C4中观察到活性组分Pd的特征衍射峰，而其他稀土改性的样品（S11-S14）中未观察Pd物种的特征衍射峰，说明稀土掺杂改性有利于Pd高度分散于载体表面。

图4 与商品化载体负载Pd催化剂的活性对比图。从图4中可以看出本发明中采用富铝的镁铝复合氧化物共浸渍负载活性组分Pd和稀土元素Pr的样品S14无论是在贫燃高二氧化碳浓度下还是理论计量比下活性均较商品化氧化铝载体负载Pd的样品C5高。

图5 稳定性图。从图5中可以看出本发明中采用富铝的镁铝复合氧化物共浸渍负载活性组分Pd和稀土元素Pr的样品S14无论是在贫燃高二氧化碳浓度下还是理论计量比下其稳定性均较商品化氧化铝载体负载Pd的样品C5高。同时，S14在两种气氛条件下稳定性相差不大，说明了本发明的催化剂适应的空燃比范围宽，适用于高浓度二氧化碳气氛下低碳烃的燃烧过程。

具体实施方式

为进一步阐明本发明，下面以实施例作详细说明，并给出附图描述本发明制备的催化剂特性表征，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

本发明所述的反应空速定义为反应原料气每小时进入反应系统的标准体积流量除以催化剂的质量。以GHSV表示，单位为mL·h^-1·g^-1 cat。

本发明所述的CH₄转化率定义为原料气中CH₄被转化的体积分数，即原料气与产品气中CH₄的体积分数之差相对于原料气中CH₄的百分比，单位为%。

对比例1

室温下配置可溶性钯盐、镁盐、铝盐和铈盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为10，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，制备出Pd负载量为0.8 wt. %，Ce含量为1.0 wt.%, MgO含量为24.2 wt. %，Al₂O₃含量为74.0 wt.%的Pd/Al₂O₃催化剂，所得催化剂标记为C1。

实施例1

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为10，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为75 %；按照Pd负载量为0.8 wt. %以及Ce负载量为1.0 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S1。

对比例2

室温下配置铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出氧化铝载体；按照Pd负载量为0.5wt. %以及Ce负载量为0.8 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为C2。

对比例3

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为30 %；按照Pd负载量为0.8 wt. %以及Ce负载量为0.5 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为C3。

实施例2

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为56%；按照Pd负载量为0.8 wt. %以及Ce负载量为0.5 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S2。

实施例3

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的含量为质量72%；按照Pd负载量为0.8 wt. %以及Ce负载量为0.5 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S3。

实施例4

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按照Pd负载量为0.8 wt. %以及Ce负载量为0.5 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S4。

实施例5

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按照Pd负载量为0.6 wt. %以及Ce负载量为0.6 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S5。

实施例6

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按照Pd负载量为0.9 wt. %以及Ce负载量为0.9 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S6。

实施例7

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd负载量为1.2 wt.%，以及Ce负载量为1.2 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S7。

实施例8

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd负载量为1.5 wt.%，以及Ce负载量为1.5 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S8。

实施例9

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd负载量为1.8 wt.%，以及Ce负载量为1.8wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S9。

实施例10

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd负载量为2.0 wt.%，以及Ce负载量为2.0 wt.%，配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd和Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S10。

对比例4

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd负载量均为1.0 wt.%，配置相应的钯盐溶液，通过多次浸渍使Pd完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为C4。

实施例11

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd，Y负载量均为1.0 wt. %配置相应的钯盐和钇盐溶液，通过多次浸渍使Pd与Y完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S11。

实施例12

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd，La负载量均为1.0 wt.%配置相应的钯盐和镧盐溶液，通过多次浸渍使Pd与La完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S12。

实施例13

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd，Ce负载量均为1.0 wt.%配置相应的钯盐和铈盐溶液，通过多次浸渍使Pd与Ce完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S13。

实施例14

室温下配置镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9，60℃下老化，老化时间12 h，80 ℃干燥12 h，600 ℃焙烧4 h，制备出载体镁铝复合氧化物，载体中氧化铝的质量含量为78 %；按Pd，Pr负载量均为1.0 wt.%配置相应的钯盐和镨盐溶液，通过多次浸渍使Pd与Pr完全负载至合成的镁铝复合氧化物载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为S14。

对比例5

按Pd负载量为1.0 wt.% 配置相应的钯盐溶液，通过多次浸渍使Pd完全负载至商业氧化铝载体，110 ℃干燥12 h，800 ℃焙烧4 h，所得催化剂标记为C5。

所制备的催化剂在常压连续流动固定床反应器中进行甲烷转化率与温度的关系测定，空速为100,000 mL·h^-1·g^-1 cat，反应气体组成为2 vol.%CH₄, 4 vol.%O₂, 20vol.% CO₂, N₂平衡气；贫燃条件下，反应气组成为2 vol.%CH₄, 15 vol.%O₂, 8 vol.% CO₂,N₂平衡气；催化剂稳定性测试的反应温度为500℃，结果如图表所示。

表1甲烷转化温度

表1中可以看出浸渍法获得的催化剂S1较共沉淀法获得的催化剂C1性能更优异；从S2、S3、S4的起燃温度T₁₀ 、T₅₀低于C3；S3、S4的起燃温度与完全转化温度均低于C2，说明富铝的镁铝复合氧化物是较理想的载体特别是氧化铝的重量含量为处于70-80%的样品活性较优；从S5、S6、S7、S8、S9、S10各催化剂的起燃温度及完全转化温度随Pd含量增加而降低，说明Pd含量增加有益于活性改善，但随Pd含量增加变化幅度减小。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种用于油田伴生尾气燃烧催化剂，其特征在于：该催化剂以贵金属钯及其氧化物为主要活性组分，富铝的镁铝复合氧化物为载体，轻稀土氧化物为助剂；其中：

主要活性组分钯及其氧化物的含量以元素Pd计其重量占催化剂重量的0.5-2 %；

载体中氧化镁的重量含量为18-44 %，氧化铝的重量含量为 56-82 %，二者之和为100%；

助剂为轻稀土氧化物Y₂O₃、La₂O₃、CeO₂、Pr₂O₃中的一种或几种组合；轻稀土氧化物助剂的含量以金属元素计其重量占催化剂总重量的0.5-5 %。

2.一种制备如权利要求1所述的催化剂的方法，其特征在于：先通过共沉淀法制备富铝的镁铝复合氧化物前驱体，经干燥焙烧获得镁铝复合氧化物；以其为载体，通过共浸渍方式引入主要活性组分与助剂，最终经干燥焙烧获得催化剂。

3.根据权利要求2所述催化剂的制备方法，其特征在于：所述富铝的镁铝复合氧化物主要合成步骤为：室温下配置可溶性镁盐和铝盐混合溶液，激烈搅拌或超重力均相混合下与沉淀剂反应，控制pH值为9±1，70±10℃下老化，老化时间控制在3-16 h，60-120 ℃干燥8-24 h，450-800 ℃焙烧2-8 h，制备出载体镁铝复合氧化物，其中沉淀剂为NaHCO₃、NaOH、Na₂CO₃、KOH和氨水中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述催化剂的制备方法，其特征在于：主要活性组分Pd及其氧化物与轻稀土氧化物助剂是通过将载体镁铝复合氧化物多次共浸渍于可溶性钯盐和可溶性轻稀土盐的混合溶液后获得所需的负载量，最后经500-800℃焙烧 4-6 h，制得催化剂产品。

5.根据权利4所述催化剂的制备方法，其特征在于：可溶性钯盐为硝酸钯、氯化钯、醋酸钯、乙酰丙酮钯中的一种，所述可溶性轻稀土盐为硝酸钇、硝酸镧、硝酸铈及硝酸镨中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂用于油田伴生尾气中甲烷催化燃烧过程，以及其它高浓度二氧化碳气氛下低碳烃的燃烧过程。