合成气制甲烷催化剂是煤制合成气制天然气核心技术,而Ni/Al₂O₃是目前研究较多、较成熟的合成气甲烷化催化剂,但Al₂O₃载体在合成气制甲烷工艺条件（H₂/CO≥3,300～600℃,1～3 MPa）下容易与反应生成的水蒸气发生水解反应,导致催化剂结构破坏,催化剂失活。ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物作载体结构稳定,强度高,且抗水解能力远高于氧化铝载体。因此针对甲烷化反应特点,在Al₂O₃载体中添加ZrO₂对其改性,以期制备出抗水热稳定性强,结构稳定及比表面积适宜的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物载体。论文研究的主要内容:采用共沉淀法制备了不同ZrO₂添加量对载体比表面积、水热稳定性及晶相结构的影响,考察了 ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物载体负载的Ni/ZrO₂-Al₂O₃催化CO加氢合成甲烷反应的寿命,并通过XRD、TPR、BET及TG分析等表征手段,对催化剂的失活原因进行了探讨。以硝酸铝、硝酸锆为原料,考察了并流沉淀法制备的ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物载体。结果表明:不同ZrO₂添加量的复合氧化物载体上ZrO₂分布均匀,粒径小;当ZrO₂/Al₂O₃质量比为0.24时,复合氧化物载体中形成的ZrAl固溶体量最大。水热稳定性实验结果表明:复合载体的水热稳定性与复合氧化物中固溶体的量及ZrO₂的包覆作用有关。当ZrO₂/Al₂O₃质量比小于0.24时,复合载体的水热稳定性随ZrO₂添加量增加而增加;在0.24～0.6之间时,复合载体的水热稳定性随ZrO₂添加量增加而降低;当ZrO₂/Al₂O₃质量比在0.6～1.0之间时,复合载体的水热稳定性随ZrO₂添加量增加而增强。ZrO₂/Al₂O₃质量比为0.24复合载体的水热稳定性较好。考察了焙烧温度对ZrO₂-Al₂O₃复合氧化物载体比表面积、抗水热性能、晶相结构的影响,结果表明:随着载体焙烧温度升高,载体的比表面积随焙烧温度增加从145.1 m2.g^-1降到42.5 m2.g^-1;复合氧化物载体的水热稳定性随着载体焙烧温度升高而增强,当焙烧温度为1100℃时,载体的抗水热性能最佳。制备了 Ni负载量为10%的Ni/ZrO₂-Al₂O₃催化剂,考察了不同ZrO₂添加量对催化剂还原性能及稳定性的影响。结果表明:ZrO₂的添加降低了催化剂的还原温度;催化剂的稳定性随载体水热稳定性变化而变化,当ZrO₂/Al₂O₃质量比为0.24时,催化剂稳定性最好。考察了不同反应条件对Ni/ZrO-Al₂O₃催化剂甲烷化反应性能的影响,结果表明:当反应温度高于500℃时,都会使副反应增加,降低甲烷产率,较适宜的温度为350～400℃;增加压力使催化剂稳定时间延长,当反应压力为2.0 MPa时,催化剂的稳定时间能达到1000 h以上;在2400 h-1～12000 h-1空速下,CO转化率都能达到100%,但随着空速的增加,反应产生的水量增加,使催化剂经受水蒸气破坏而快速失活。