二氧化碳甲烷化(2008年江苏卷)

二氧化碳和氢气转化为天然气的生物甲烷化工艺

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石油石化绿色低碳
２０１６年・第１卷
能在国际上真正立足。当前，我国主要依赖化石资源，未来经济可持续发展和生态环境压力巨大。李灿认为，太阳能光催化作为对清洁能源的高效利用技术，其分解水制氢和二氧化碳转化，有望对我国能源和环境带来颠覆性变革。 “ 只有大规模利用太阳能，才能从根本上解决
二氧化碳排放的问题 ”。李灿表示，我国是国际上
只有２０％。为了提高性能，研究人员测试了各种反应条件。在新的研究中他们通过提高ｐＨ值并加入异丙醇取得了成功。在这些条件下，空穴氧化氢氧根阴离子（高ｐＨ值下氢氧根阴离子更多）得到羟基自由基，而异丙醇将电子贡献给羟基自由基，这
离，这样其产物才不会发生反应和爆炸。
直到最近还原过程的最大效率仍在６０％。为克
服在光吸收过程中形成的电子和正电荷会迅速重新结合，减少了可用于生成氢反应的电子数，几年前

关于甲烷化技术

甲烷化技术

甲烷化就是利用催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷的方法，此法可以将碳氧化物降低到10ppm以下，但需要消耗氢气。

一、加氢反应

CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJ

CO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ

此反应为强放热反应，有氧气存在时，氧气和氢气反应会生成水，在温度低于200℃，甲烷化催化剂中的镍会和CO反应生成羰基镍：

Ni+4CO=Ni(CO)4

因此要避免低温下，CO和镍催化剂的接触，以免影响催化剂的活性。

甲烷化的反应平衡常数随温度增加而下降，作为净化脱除CO和CO2作用的甲烷化技术，反应温度一般在280～420℃之间，平衡常数值都很大，在400℃、2.53Mpa压力下，计算CO和CO

2

的平衡含量都在10－4ppm级。湖南安淳公司开发的甲烷化催化剂起活温度210℃，使用温度为220～430℃之间。

进口温度增加，催化剂用量减少，压降和功耗有较大的降低。这部分技术在国内已经非常成熟，而且应用多年。

目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，因此最大的问题是催化剂的耐温及强放热反应器的设计制作上。

二、甲烷化催化剂

甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此甲烷化反应的催化剂和蒸汽转化催化剂一样，都是以镍作为活性组分，但是甲烷化反应在温度更低的情况下进行，催化剂需要更高的活性。

为满足上述需要，甲烷化催化剂的镍含量更高，通常为15～35％（镍），有时还需要加入稀土元素作为促进剂，为了使催化剂能承受更高的温升，镍通常使用耐火材料作为载体，且都是以氧化镍的形态存在，催化剂可压片或做成球形，粒度在4～6mm之间。

二氧化碳的综合利用现状及发展趋势

郑学栋

【期刊名称】《《上海化工》》

【年(卷),期】2011(036)003

【总页数】5页(P29-33)

【关键词】二氧化碳; 综合利用; 消费结构

【作者】郑学栋

【作者单位】上海市化工科学技术情报研究所上海 200030

【正文语种】中文

【中图分类】TQ127.1+2

目前从全球平均气温升高、大范围冰雪融化、海平面上升的观测中可明显看出气候正在变暖，温室气体的减排问题已成为世界各国关注的焦点。

2007 年，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了第四次评估报告，认为气候变化非常可能是由于人类活动所排放的温室气体引起的，这也得到了世界上各国政府和专家的广泛认同。

2009年12 月《联合国气候变化框架公约》第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦首都哥本哈根的落幕，将全球温升控制在2℃以内的目标作为全球共识写入《哥本哈根协定》中，至此，全球应对气候变化的任务上升到了前所未有的高度，关于如何快速推广应对气候变化新技术的讨论也趋于白热化。中国政府承诺“到2020年，在2005年的水平上实现单位GDP二氧化碳（CO2）

排放下降40%～45%”的减排目标，并将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的长期规划。

2008 年全球CO2年排放为2.94×1010t，其中中国的年排放量已经达到

6.55×109t，为全球排放的22.3%，位居世界第一。进入2010年，我国低碳经济发展迎来了前所未有的新局面，国家针对各行业的低碳建设风起云涌。同时由于快速的工业化和城市化进程，决定了中国碳排放绝对量在较长的一段时间内还将持续增长。中国在政府承诺的低碳情景下，整体碳排放需要在2035年达到峰值随后快速下降，而在基线情景下，中国整体排放将在2045年达到峰值，这对中国来说也是一个相当大的挑战。

利用负载型镍催化剂的氢载体生产和利用（1）

本文3181字，阅读约需8分钟

摘要：氢载体是储存和运输氢能的重要手段。本文中，研究人员对用于二氧化碳和氢制取甲烷以及氨分解制氢的负载型镍催化剂进行了研究。在制取甲烷方面，对于大多数被测试的催化剂，甲烷产量在225~250℃时显著提高，并在300~350℃时达到最大值。CO2在催化剂上的解吸行为表明，中强度碱性位点对反应的催化活性有积极影响。红外光谱分析显示，在Ni/Al2O3催化剂上，CO2在甲烷化反应中会先形成CO中间体，而在Ni/Y2O3催化剂上，主要的中间体是甲酸盐吸附物。关于氨分解制氢，尽管负载材料的比表面积低，稀土氧化物负载型催化剂仍表现出较高的性能。在550℃时，在Ni/Y2O3的作用下，氨转化率达到87%。稀土材料可以减轻氢抑制，因此稀土成分作为Ni/Al2O3催化剂的添加剂也是有效的。

关键字：氢载体；镍催化剂；二氧化碳甲烷化；氨分解；稀土元素；基本性质

1 引言

工业革命提高了生产力和生活水平，化石燃料成为人类社会的基本能源。但是，化石燃料的巨大消费引起了严重的环境和能源问题。世界人口的增加和发展中国家的经济增长加速了资源的消耗。因此，开发一种不依赖化石燃料的新能源体系1)迫在眉睫。

随着燃料电池的商业化，氢被广泛认为是一种替代能源。目前，氢主要是通过化石燃料的重整制取的。因此，为了减少对化石燃料的依赖，需要利用可再生能源制氢。然而，虽然目前的政策很大程度上依赖可再生能源来实现低碳社会，但是太阳能和风能产生的最佳区域

往往远离能源消费区域。因此，将这些可再生能源转化为氢，再进行大规模利用也是可取的。

二氧化碳甲烷化反应压力范围

全文共四篇示例，供您参考

第一篇示例：

二氧化碳甲烷化反应是一种重要的化学反应，这一过程是将二氧

化碳和甲烷催化反应，生成一系列有机物，包括甲烷基化物和甲烷醇。这种化学反应对于减缓温室气体排放、提高可再生能源利用效率以及

制备有机化学品有着非常重要的意义。在进行二氧化碳甲烷化反应时，反应压力是决定反应效率和产物选择性的重要参数之一。在不同压力下,反应的平衡位置和速率也会有所不同。掌握二氧化碳甲烷化反应的

最佳压力范围对于优化该反应的工业应用至关重要。

我们来了解一下二氧化碳甲烷化反应的反应过程。在该反应中，

通常使用一种催化剂来提高反应活性。这类催化剂通常是由贵金属如镍、钼等组成的复合催化剂。在合适的温度和压力条件下，二氧化碳

和甲烷通过催化剂表面的活性位点发生催化反应，生成一系列有机产物。

对于二氧化碳甲烷化反应的压力范围，实验结果表明，该反应可

以在中低压下进行。通常来说，反应压力范围可以在1-10MPa之间。在这个范围内，反应的速率和产物选择性较为理想。在较低的压力下，反应速率较慢，而在较高压力下，产物的选择性可能会受到影响。在

工业应用中，寻找合适的压力条件，以获得理想的反应效果是很重要的。

有研究表明，适当的反应压力还可以提高反应的产率和减少能源

消耗。通过调整反应压力，可以有效地调节反应平衡位置，提高甲烷

的利用率，减少二氧化碳的排放。这对于减缓温室气体的排放、提高

能源利用效率有着重要的意义。

在二氧化碳甲烷化反应的工业应用中，合理控制反应压力也可以

降低反应过程中产生的副产物及废物，提高产物的纯度和收率。对于

02 循环转化机理图像的分析与应用(含解析) 备战高考化学一轮复习(全国通用)

循环转化机理图像的分析与运用

1．(202X·山东卷)在NO催化下，丙烷与氧气反应制备丙烯的部分反应机理如图所示。下列说法错误的是()

A．含N分子参与的反应一定有电子转移B．由NO生成HONO的反应历程有2种

C．增大NO的量，C3H8的安稳转化率不变D．当主要产生包含②的历程时，最毕生成的水减少2．(202X·浙江1月)某课题组设计一种固定CO2的方法。下列说法不正确

．．．的是()

A．反应原料中的原子100%转化为产物B．该进程在化合物X和I－催化下完成

C．该进程仅触及加成反应D．若原料用，则产物为

3．(202X·全国甲卷)铑的配合物离子[Rh(CO)2I2]－可催化甲醇羰基化，反应进程如图所示。下列叙述错误的是()

A．CH3COI是反应中间体

B．甲醇羰基化反应为CH3OH＋CO===CH3CO2H

C．反应进程中Rh的成键数目保持不变

D．存在反应CH3OH＋HI===CH3I＋H2O

【方法与技能•思维建模】

1．循环转化机理图像的解读

图像解读

对于“环式”反应进程图像，位于“环上”的物质一样是催化剂或中间

体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”

的物质为生成物，如②和③

2．循环转化机理题的解题思路

(1)通览全图，找准一“剂”三“物”

一“剂”指催化

剂催化剂在机理图中多数是以完全的循环显现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上

三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间

体) 反应物通过一个箭头进入全部历程的物质是反应物

生成物通过一个箭头终究脱离全部历程的物质一样多是产物

合成氨的发展历程是怎样的

在探索合成氨崎岖的道路上，它不仅使两位杰出的化学家勒夏特列和能斯特折戟蒙羞，而且使一位对人类社会发展作出巨大贡献，并因此获得诺贝尔化学奖的哈伯堕落成为助纣为虐与人民为敌的可耻下场。后来人们把合成氨称为化学发展史上的“水门事件”。

1900年，法国化学家勒夏特列在研究平衡移动的基础上通过理论计算，认为N2和H2在高压下可以直接化合生成氨，接着，他用实验来验证，但在实验过程中发生了爆炸。他没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验有危险，于是放弃了这项研究工作，他的合成氨实验就这样夭折了。后来才查明实验失败的原因，是他所用混合气体中含有O2，在实验过程中H2和O2发生了爆炸的反应。

稍后，德国化学家能斯特通过理论计算，认为合成氨是不能进行的。因此人工合成氨的研究又惨遭厄运。后来才发现，他在计算时误用一个热力学数据，以致得到错误的结论。

在合成氨研究屡屡受挫的情况下，哈伯知难而进，对合成氨进行全面系统的研究和实验，终于在1908年7月在实验室用N2和H2在600℃、200个大气压下合成氨，产率仅有2%，却也是一项重大突破。当哈伯的工艺流程展示之后，立即引起了早有用战争吞并欧洲称霸世界野心的德国军政要员的高度重视，为了利用哈伯，德国皇帝也屈尊下驾请哈伯出任德国威廉研究所所长之职。而恶魔需要正好迎合了哈伯想成百万富翁的贪婪心理。从1911年到1913年短短的两年内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成了1000吨液氨，并且用它制造出3500吨烈性炸药TNT。到1913年的第一次世界大战时，哈伯已为德国建成了无数个大大小小的合成氨工厂，为侵略者制造了数百万吨炸药，因而导致并蔓延了这场殃祸全球的世界大战。这就是第一次世界大战德国为什么能够坚持这么久的不解之谜谜底。

脱碳与甲烷化

CO2浓度对反应的影响：
C02含量是造成甲烷化反应器超温的最大潜在危害。因为正常生产中，一旦吸收塔操作不正常，会使大量的CO2进入到甲烷化反应器内，每增加1%的CO2，会使反应器床层温度升高60℃。
工艺流程
主要设备
甲烷化炉
气水分离器
Thanks for your listening！
H +HCO3 （1） + R2CH3NH （2）
+
R2CH3NH
+
· HCቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3 （3）
基本原理
反应受（1）式液膜控制，该反应是二氧化碳的水化反应，在常温下反应很慢。当在 MDEA溶液中加入1-3%的活性剂R’2NH 时，吸收二氧化碳的反应会按照下面的历程进行。
基本原理
R’2NH+CO2 R’2NCOOH+R2CH3N+H2O R2CH3N+CO2+H2O
基本原理
压力对反应的影响：
CO和CO2的甲烷化反应是体积缩小的反应，压力升高有利于反应彻底。相反，降低反应压力，残余的CO和CO2就会有所上升。实际生产中，甲烷化反应器的压力变化非常小。
空速对反应的影响：
空速对反应的影响较大。空速过大，反应不完全。
基本原理
CO浓度对反应的影响：
转化气中的CO，由于经过两次低温两次变换后，在其粗氢中的残留量已不构成对甲烷化反应器超温威胁。但由于CO的甲烷化反应放热量比CO2甲烷化的放热量大，在正常空速下，每增加1%的CO量，会使甲烷化反应器床层温度升高72%。所以在正常生产中，一定要控制好变换反应，监控好CO残留量，才能保证甲烷化反应器不发生超温事故。

甲烷化催化剂

甲烷化催化剂的综述

院系：

专业班级：

学号：

姓名：

指导老师：

关于甲烷化催化剂的一些探讨

概念：

1、甲烷化：

2、甲烷化工艺的发展

目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于

甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。这次自己找了十几篇文章来谈论一下。

主题：

1、低温甲烷化催化剂的工业应用

低温催化剂较高温催化剂性能, 反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。由原用的高温催化剂改为低温催化剂时, 只需更换催化剂即可, 无需改动反应器和管线。

2、第二金属组分对CO2 甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响

用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co 、Cr 、Mn、Cu、Zn 等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原( TPR) 、X 射线衍射(XRD) 等手段对催化剂进行表征。结果表明,第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中,锰的添加使催化剂活性大大提高,原因是Mn ( Ⅳ) Ni2O4 的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。

3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究

采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni 量不同的Ni/ ZrO2 催化剂, 研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能. 结果表明, 共沉淀法制备的高Ni 催化剂具有良好的催化性能. 在较温和的条件( T = 573 K, P = 0. 1 MPa, GHSV =12000 h- 1) 下, CO2 的转化率达99. 7%, CH4 的选择性达100% . Ni 与ZrO2 的相互作用对催化活性有很强的影响. Ni 的含量和CO2 吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符.

2024届江苏省宿迁市高三下学期三模化学试题(学生版)

高三年级信息卷

化学

注意事项：

考生在答题前请认真阅读本注意事项及各题答题要求

1.本试卷共8页。满分为100分，考试时间为75分钟。考试结束后，请将答题卡交回。

2.答题前，请您务必将自己的姓名、学校、考试号等用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔填写在答题卡上规定的位置。

3.请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人的是否相符。

4.作答选择题，必须用2B 铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案。作答非选择题，必须用0.5 毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效。

5.如需作图，必须用2B 铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗。

可能用到的相对原子质量：B-11 Cl-35.5 Ti-48 Cu-64 I-127

一、单项选择题：共13题，每题3分，共39分。每题只有一个选项最符合题意。

1. 下列丝绸之路贸易商品的主要成分不属于有机物的是

A. 瓷器

B. 丝绸

C. 茶叶

D. 香料2. 反应CO ＋2[Cu(NH 3)4]2++4NH 3·H 2O=2[Cu(NH 3)4]++4NH +CO ＋2H 2O 可用于吸收有毒气体CO 。下列

说法正确的是

A. NH 3的电子式为

B. [Cu(NH 3)4]2＋中基态Cu 2+的价层电子排布式为3d 94s 2

C. CO 空间构型平面正三角形

D. 键角：NH 3>NH 3.

实验室制取乙烯并验证其化学性质的实验原理及装置均正确的是为4+23-23-

4+

A ．制取C 2H 4

CCUS详解

近年来全球气候危机日益加剧，其重要原因就是全球二氧化碳（CO2）过度排放。为应对气候变化，推动以二氧化碳为主的温室气体减排，我国做出了“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的庄重承诺。一、什么是CCUS？

CCUS是英文Carbon Capture，Utilization and Storage的缩写，指的是二氧化碳捕获、利用与封存。

CO2捕集是指将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程，主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。我国CO2捕集主要来源于煤化工行业、火电行业、天然气厂以及甲醇、水泥、化肥等工厂。天然气处理、甲醇生产以及炼化制氢等由于杂质较少多采用工业分离技术，电厂等燃烧炉中烟气杂质较多，一般采用燃烧后捕集技术。

CO2输送是指将捕集的CO2运送到可利用或封存场地的过程。根据运输方式的不同，分为罐车运输、船舶运输和管道运输，其中罐车运输包括汽车运输和铁路运输两种方式。CO2运输目前常用的是车载公路运输、管道运输。

CO2利用是指通过工程技术手段将捕集的CO2实现资源化利用的过程。根据工程技术手段的不同，可分为地质利用、化工利用和生物利用等。目前规模化捕集主要用于地质利用，是将CO2注入地下，进而实现强化能源生产、促进资源开采的过程，如提高石油、天然气采收率，开采地热、深部咸（卤）水、铀矿等多种类型资源；化工利用主要包括CO2与CH4重整、CO2加氢技术等，生产合成油品、甲烷、甲酸、甲醇、乙醇等产品；生物利用包括农作物增产、生物燃料生产与环境治理等。

Ru_ZrO_2作用下的二氧化碳甲烷化催化反应机理

文章编号:025322409(2001)0120087204

　收稿日期:2000206220;修回日期:2000210206　基金项目:国家自然科学基金(20072005)

　作者简介:江　琦(19642),男,云南昭通人,博士,副教授,研究方向催化和碳一化学。

Ru/Z rO 2作用下的二氧化碳甲烷化催化反应机理

江　琦

(华南理工大学化工系,广东广州　510641)

关键词:二氧化碳;甲烷化;反应机理;Ru/Z rO 2催化剂;DRIFT 中图分类号:T Q20312 文献标识码:A

二氧化碳是地球上储量最大的碳源之一。随着

石油资源的日益枯竭,加之向大气中大量排放二氧化碳所引起的严重的生态环境等问题,二氧化碳的转化和应用研究日见活跃,其中二氧化碳的催化加氢甲烷化由于具有明确的应用前景而倍受关注,对其催化反应机理的研究也逐渐展开[1]。在早期工作中,研究者一般认为二氧化碳并未在催化剂表面吸附,而是经气相还原生成一氧化碳,然后再进一步加氢而得到甲烷,这些看法因缺少直接证据并与实验事实相悖而缺乏说服力[2]。随着研究的深入及催化剂表征手段的进步,学者们普遍认同这样一种观点:二氧化碳加氢反应机理中包含催化剂表面含碳物种的形成过程,但在起主要作用的表面含碳物种的种类方面仍存在较大的分歧。S olym osi 等认为吸附于催化剂表面的一氧化碳是二氧化碳加氢反应中起主要作用的表面含碳物种[3],有部分研究者也持类似的看法[4]。Schild 等则认为吸附于催化剂表面的含氧酸根是主要的中间物种[5]。近年来,漫反射付立叶红外光谱(Diffuse Reflectance Infrared F ourier T rans 2form S pectroscopy ,DRIFT )的发展为催化反应机理的研究提供了一种有力的表征手段,是催化研究中颇为引人注目的新工具[6]。Ru/Z rO 2是二氧化碳加氢过程的高活性催化剂[1],本文利用DRIFT 对Ru/Z rO 2催化剂作用下的二氧化碳加氢甲烷化反应作了研究,揭示了吸附于催化剂表面的含碳物种种类,确定了在反应中起主要作用的物种,并在此基础上提出了相应的催化反应机理。

光催化剂还原CO2反应的研究进展和前景

摘要：近年来全球变暖成为了世界范围内十分突出的环境问题，而导致全球变暖的直接原因便是CO2排放。本文对光催化剂还原CO2反应的研究进展进行了综合性的阐述，并对光催化剂还原CO2反应的前景进行了分析。

关键词：光催化剂CO2 研究发展

引言

从二氧化碳的化学性质来看，它并不属于活泼气体，其惰性较大，这就给活化二氧化碳带来了很大的困难。在以往还原二氧化碳的过程中一般是通过加氢还原，但是在这个过程中需要加入大量的催化剂。例如在二氧化碳甲烷化的过程中一般是使用金属作为催化剂如铁和镍等，另外二氧化硅和氧化铝也是良好的催化剂。上述方法还原二氧化碳虽然具有较好的效果，但是相对而言需要较为严格的化学条件，同时还要耗费大量的氢气。而通过光催化剂对二氧化碳进行还原其条件仅仅需要光照即可，并不需要还原气体。光催化剂还原CO2并不会产生有害气体，也不需要消耗电能以及热能，操作也较为简便，不会带来二次污染。从发展趋势来看光催化剂给二氧化碳还原带来了良好的技术支持，在未来光催化剂还原CO2将得到巨大的发展空间[1]。

一、光催化剂还原CO2反应机理分析

在使用光催化剂对二氧化碳还原的过程中是利用光触媒来引发反应。在这过程中光触媒具备了催化剂的作用，但是又与催化剂存在着一定的区别。在光照射条件下它本身并不会出现变化，但是却能够促使新化学反应进行。通过光能转换作用将光能转变为化学能以此来发挥催化作用。目前二氧化钛是较为常见的光催化剂，在光照条件下二氧化钛中的价带电子将会被激活并产生跃迁活动，在光的激发条件之下会产生电子以及空穴，而因为产生的两者具有的还原性和氧化性的活性位点迁移至TiO2表面与表面吸附的CO2和H2O发生反应。然而当空穴夺取水中的电子使其变成有强氧化型的HO·和H+，此时CO2作为电子受体被还原为强氧化型的二氧化碳负离子自由基，过程如下：

催化剂性能评价实验-二氧化碳甲烷化实验

一、实验目的

1、熟练掌握浸渍法制备固体催化剂并了解常用催化剂制备方法；

2、掌握催化剂活性评价方法及其数据处理方法；

3、熟悉热导气相色谱仪的使用及熟练读出谱图；

4、能熟练使用流量计、控温仪等控制调节反应参数；

5、能了解流程内各装置的相应作用并能进行如气密性检查、流量计校正等

前期工作。

二、实验原理

合成氨工业，对于世界农业生产的发展，乃至对于整个人类文明的进步，都是具有重大历史意义的事件。氨是世界上最大的工业合成化学品之一，主要用作肥料。1990年，世界氮肥的消耗量是8030万吨（以氨计），而世界合成氨装置的生产能力已达1.2亿吨，同年，世界主要氮肥品种的尿素产量为8980万吨。同年，世界合成氨生产能力的分布，35.4%集中在亚洲，居各洲之首。其中中国是第一大氮肥生产和消费国。

2.1 原理

在合成氨和制氢过程中，甲烷化工序的任务是除去经变换和脱碳后气体中的残余的CO和CO2，得到合格的氢氮气送入合成工序﹑得到高纯度氢作为加氢或其他工序用。甲烷化过程是既方便又有效﹑经济的气体净化方法，在现代氨厂和制氢广泛采用这一工艺。

催化脱除CO﹑CO2涉及到的反应有：

CO2+4H2 = CH4+2H2O ΔH2980=-165.08 kJ/mol

CO2+H2 =CO+H2O

CO+3H2 = CH4+H2O ΔH2980=-206.16 kJ/mol 早期的甲烷化工作大部分局限在一氧化碳的甲烷化，但发现对此反应有活性的催化剂也能催化二氧化碳加氢的反应。起初实验室工作主要使用镍做催化剂。对碳的氧化物的甲烷化已经证实了镍催化剂比铁催化剂更活泼，而且有更好的活性，并消除了积碳和生成烃的问题。大多数的工业甲烷化催化剂含有作为活性相的镍，载在氧化铝等惰性物质上。某些配方含氧化镁或三氧化二铬作为促进剂或稳定剂。