煤制天然气高温甲烷化催化剂研究进展

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煤制天然气催化剂的研究进展

太原理工大学现代科技学院化学工程与工艺专业工程实训实践报告论文题目煤制天然气催化剂的研究进展院（系）现代科技学院专业班级化工10-1 姓名指导教师教师职称煤制天然气催化剂的研究进展摘要：概述了甲烷化反应在工业生产中的应用，重点介绍了甲烷化催化剂中活性组分、载体、助剂的种类及催化剂制备方法、条件对其催化性能的影响；分析了甲烷化催化剂失活的原因及甲烷化反应的机理，指出床层飞温和积碳是造成催化剂失活的主要因素，必须从甲烷化催化剂和工艺技术两方面予以改进；并对甲烷化催化剂研究进行了展望，提出高比表面复合载体的研制、稀土元素的添加、新型耐硫、高热稳定性甲烷化催化剂的开发及流化床甲烷化工艺技术的改进是甲烷化研究的主要方向.关键词：甲烷化；催化剂；反应机理；积碳；失活英文题目Abstract: Application of the methanation reaction in industrial production, focusing on the impact of methanation catalyst active component, carrier, additives and catalysts preparation methods, conditions on the catalytic performance; analysis of the reason why the methanation reaction and methanation catalyst deactivation, pointed out the bed fly gentle product carbon is the main factor causing catalyst deactivation, must be improved from the two aspects of methanation catalyst and process technology; and the methanation catalyst research were discussed, proposed development of rare earth elements, high specific surface composite vector addition, new high development and fluidized bed sulfur, high thermal stability of methanation catalyst of methanation process technology is the main research direction of methane. Key words: 甲烷化；催化剂；反应机理；积碳；失活文献综述1. 煤制天然气工业化现状1.1国外现状自20世纪70年代初，国外煤制天然气才开始得到真正的发展，主要源于二次能源危机，为了保障能源安全，人们开始重视以煤或石脑油为原料制取代用天然气的研究与发展，从而，甲烷化技术得到较快发展，并开始了工业化的应用。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展随着能源需求的不断增长，世界各国都在加快对可再生能源的开发和利用，其中天然气是一种重要的清洁能源。

天然气主要成分为甲烷，因此甲烷的催化化学转化研究对于天然气资源的高效利用具有重要意义。

本文主要介绍甲烷化催化剂的研究进展及其反应机理。

1. 甲烷化催化剂的分类甲烷化催化剂主要包括氧化铝基、硅铝酸盐基、镍基、钼基等四种催化剂。

（1）氧化铝基催化剂：氧化铝基催化剂主要包括负载型和非负载型两类。

非负载型催化剂的活性中心多为TiO2等高表面积氧化物，负载型催化剂的活性中心一般为Ni或Pt 等金属氧化物的复合物，这种催化剂具有高的催化活性和稳定性，但其催化活性受反应条件的制约较大。

（2）硅铝酸盐基催化剂：硅铝酸盐基催化剂具有活性中心分布广泛、反应速率快、抗中毒性好等优点，是近年来研究较多的一类催化剂。

（3）镍基催化剂：镍是甲烷化反应中最常用的催化剂，具有活性中心浓度高、价格低廉等优点。

但镍基催化剂容易受到反应物质和反应条件的影响，其寿命也相对较短。

（4）钼基催化剂：钼基催化剂具有催化活性高、覆盖率较低、反应温度低等优点，但由于其催化活性对反应前期的反应制约较大，其在实际应用中还需进一步研究。

2. 反应机理甲烷化反应的反应系统包括三个阶段：甲烷解离为活性物种、活性物种吸附在催化剂表面、活性物种与CO2反应生成甲烷和水。

甲烷分子在催化剂表面吸附后会分解成甲基和氢原子，其中甲基是反应的活性物种。

（1）氧化铝基催化剂机理：活性物种CH3在催化剂表面上形成甲基键后，与CO2分子发生反应形成HC（O）OCH3。

（2）硅铝酸盐基催化剂机理：硅铝酸盐基催化剂具有多种酸心，可进行多重反应。

CH4在催化剂表面吸附后，形成甲基或催化剂表面上的CH键，进一步氧化生成的甲基根离子可与CO2反应生成甲酸盐根离子。

（3）镍基催化剂机理：镍的五配位构型容易形成镍甲烷络合物，甲烷分子吸附在催化剂表面后首先经过甲烷解离生成反应活性物质甲基根离子和氢离子，进一步与吸附在催化剂表面上的CO2发生反应生产甲酸。

甲烷化技术的研究进展魏立奇

甲烷化技术的研究进展魏立奇发布时间：2021-07-28T08:02:46.870Z 来源：《中国科技人才》2021年第12期作者：魏立奇[导读] 随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，甲烷化是焦炉气制天然气、煤制天然气生产流程的关键步骤，为打破国外技术垄断，国内研究机构积极进行技术开发。

系统梳理了甲烷化技术的国产化研究进展，分析了焦炉气甲烷化技术的应用现状，探讨煤制天然气甲烷化技术的应用前景，并就降低首次工程应用风险提出几点建议。

国内甲烷化技术已经实现广泛开发，焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用，其国内市场占有率高于国外技术。

魏立奇伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊宁 835000摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，甲烷化是焦炉气制天然气、煤制天然气生产流程的关键步骤，为打破国外技术垄断，国内研究机构积极进行技术开发。

国内甲烷化技术已经实现广泛开发，焦炉气甲烷化技术成功实现工业化应用，其国内市场占有率高于国外技术。

煤制天然气甲烷化技术已成功开发，工业化应用前景广阔，首次工程应用时应注重经验借鉴、安全分析及设备选型等。

关键词：甲烷化；焦炉气；煤制天然气引言天然气是一种清洁能源，使用安全性高，对环境的污染小，对我国大幅削减CO2等温室气体排放具有重要价值。

由于能源资源禀赋呈现“富煤、缺油、少气”的特点，我国一直在积极研究煤制天然气、焦炉气甲烷化以及电转甲烷储能等甲烷化工艺技术，提升天然气自我供给能力。

其中，电转天然气技术（power-to-gas）是解决太阳能、风能发电波动性、随机性的有效方法，也是一种消纳电力系统富余电量的有效方法。

我国三北地区风力、太阳能资源丰富，西南地区的水力资源充足，电转气技术可以充分利用富余的可再生电力，提供跨季节的存储能力和稳定的能源供应，具有良好发展前景。

煤制天然气甲烷化工艺温控优化

持续优化：根据监测结果，对优化方案进行持续改进和优化
5
煤制天然气甲烷化工艺温控优化效果评估
优化前后效果对比
优化前：能耗高，效率低，产品质量不稳定
优化后：能耗降低，效率提高，产品质量稳定
具体数据：优化前能耗为XX，优化后能耗为XX；优化前效率为XX，优化后效率为XX
用户反馈：优化后产品质量得到明显提升，客户满意度提高
技术突破与挑战应对
技术突破：新型催化剂、高效反应器、智能控制系统等
展望：实现煤制天然气甲烷化工艺的持续优化和升级，提高经济效益和环境效益。
发展趋势：绿色化、智能化、高效化
挑战应对：提高反应效率、降低能耗、减少排放等
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煤制天然气甲烷化工艺温控优化
/目录
目录
02
煤制天然气甲烷化工艺概述
01
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03
煤制天然气甲烷化工艺温控现状及问题
05
煤制天然气甲烷化工艺温控优化效果评估
04
煤制天然气甲烷化工艺温控优化方案
06
煤制天然气甲烷化工艺温控优化发展前景与展望
甲烷化工艺在煤制天然气中的重要性
甲烷化工艺是煤制天然气生产的关键环节
甲烷化工艺决定了煤制天然气的质量和产量
甲烷化工艺的优化可以提高煤制天然气的生产效率和经济效益
甲烷化工艺的改进可以降低煤制天然气的生产成本和环境影响
温控优化在甲烷化工艺中的地位
温控优化是甲烷化工艺的关键环节，直接影响产品质量和生产效率
未来发展方向与重点
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煤基合成气制甲烷工艺流程、技术及催化剂研究进展趋势分析

煤基合成气制甲烷工艺流程、技术及催化剂研究进展趋势分析宋孝勇【摘要】随着社会经济的发展，工业生产、日常生活对于天然气等能源类的需求越来越大。

提高煤制天然气的生产效率，有利于缓解我国能源需求量增大与生产效率过低之间的矛盾，符合国家发展“能源节约型”和“环境友好型”社会的战略目标。

煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径，甲烷化是煤制天然气的关键反应。

推行煤基合成气制甲烷工艺创新，可以显著提高甲烷工艺的制备效率。

针对甲烷化反应的特点，对催化剂使用技术进行优化。

本文根据煤基合成气制甲烷工艺的技术细节展开讨论，提出几点优化制备流程的可行性建议。

%As social economic develops, the requirement for natural gas was more and more in industry and daily life. Improving production efficiency of coal gas could eased the problems of requirements is much higher than production efficiency. Coal gas is the main path of efficient cleaning and utilization. Methanation isthe key reaction for coal gas. Innovation of methane technique by coal based gas can raise preparation efficiency. The cat-alyst use was optimized according to the characters of methane reaction. Some advices were given for optimizing the preparation process.【期刊名称】《化学工程师》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】3页(P44-45,43)【关键词】制烷流程;催化剂;煤基合成;模拟研究【作者】宋孝勇【作者单位】盐城工学院，江苏盐城 224001【正文语种】中文【中图分类】TQ546.61.1 甲烷化工艺从煤基合成气制甲烷工艺的工艺流程来看，首先要对煤备料进行初期拣洗工作，将粗制煤炭中的杂质去除，然后在反应器中加入H2，使用加温设备将H2加热，等待产品混合气冷却之后，析出HCl，NH3和脱酸性气体H2S等，使用低温分离的方法将重质芳烃和轻质芳烃析出。

合成气完全甲烷化技术获突破

合成气完全甲烷化技术获突破摘要：煤制合成天然气的关键技术是完全甲烷化反应技术，工业生产过程中往往采用多段反应器，在前一或两段采用高温操作，回收反应能；在后段维持低温操作，保证最终转化率。

要求甲烷化催化剂耐高温，有良好的低温活性，反应全程选择性高。

本文对国内外合成气甲烷化催化剂的研究现状进行综述，重点介绍活性组分、助剂、载体和制备方法等对催化剂催化性能的影响，阐述高温甲烷化催化剂的发展现状，展望甲烷化催化剂未来的研究方向。

关键词：合成气；完全甲烷化；技术获突破1、前言我国能源分布特点是“富煤、贫油、少气”，因此，利用相对丰富的煤炭资源或者利用焦炉气制取代用天然气，既能缓解我国天然气的供需矛盾，又因煤制代用天然气过程必须包含CO2的浓缩和分离，易实现CO2的捕获和利用或封存，达到能源和环境双赢。

以天然气供应多元化和煤炭清洁高效利用为目标，煤制合成天然气受到重视，合成气完全甲烷化是煤经合成气制天然气的关键技术，而甲烷化催化剂是其核心要素。

2、甲烷化催化剂制备方法甲烷化催化剂常用的制备方法有干混法、浸渍法、沉淀法、溶胶-凝胶法以及其他方法。

马胜利等在固定床装置上考察干混法制备的Ni/Al2O3催化剂催化CO甲烷化反应，发现活性显著优于浸渍法和共沉淀法。

Ni通过Al2O3的包夹及阻隔，牢固镶嵌在Al2O3上，并阻止反应过程中Ni烧结引起的快速失活，但干混法制备的催化剂运用在高速运转的流化床或浆态床中很容易发生活性组分与载体的脱离，造成催化剂的失活。

LiG等通过浸渍法、共沉淀法和溶胶-凝胶法制备了3种Ni/Al2O3催化剂，研究表明，共沉淀法与溶胶-凝胶法制备的催化剂具有较大的比表面积，焙烧后只有NiAl2O4物相，而浸渍法制备的催化剂在550℃焙烧后不仅存在NiAl2O4物相，同时还有NiO物相，虽然NiO比NiAl2O4更容易被还原为单质Ni，但NiAl2O4经高温（650℃以上）还原后生成的单质Ni分散性更好。

甲烷化技术的研究进展

第50卷第3期2021年3月应用化工AppOoed ChemocaOIndusieyVoO.50No.3Mae.2021甲烷化技术的研究进展刘玉玺1，卿山s赵明2，梁俊宇2(1-昆明理工大学冶金与能源学院，云南昆明650093;2-云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明650051)摘要：甲烷化技术是从煤、焦炉气、电能等原料制取天然气的关键技术,有着重要的研究和实用价值％主要介绍了国内外甲烷化技术的发展概况，分析并比较了各项技术的工艺流程及其特点；对不同类型的甲烷化反应器以及操作工况对反应器影响的相关研究做了分析和总结;对甲烷化工艺关键技术问题进行讨论。

以期能为今后我国开展电转天然气过程中甲烷化技术的研究提供参考。

关键词：甲烷化;合成天然气；电转气；甲烷化反应器中图分类号:TQ221.11文献标识码：A文章编号：1671-3206(2021)03-0754-05Research progress of mettanation technologyLIU Yu-xi1，QING Shan1，ZHA0Ming2,LIANG Jun-yu(1.FacuOiyoaMeia O uegocaOand EneegyEngoneeeong，KunmongUnoaeesoiyoaScoenceand TechnoOogy，Kunming650093，China；2.Electric Power Research Institute，Yunnan Power Grid Co.，Lth.，Kunming650051，China)Abstract:Methanation technoOgy is a k—technoOgy to produce synthetic natural gas from coat，coke oa-en ga5，eOecieoceneegyand oiheeeawmaieeoaO，whoch ha5ompoeianiee5eaech and peaciocaOaaOue.Thoae--cte mainly introduces the development of methanation technoOgy a-home and abroad，analyzes and com-paee5ihepeoce5aOowand chaeacieeoioc5oaaaeoou5iechnoOogoe5，anaOyoe5and5ummaeooe5iheeeOaied ee-sexrch on dbferent types of methanation reactors and the influence of operating conditions on reactors，and discusses the k—technical problems of methanation process.It is expected to provide a reference for the research of methanation technoOgy b the process of power to synthetic nature gas in China in the future. Key words:methanation；synthetic nature gas；power-to-fas;methanation reactor天然气是一种清洁能源，使用安全性高,对环境的污染小，对我国大幅削减C02等温室气体排放具有重要价值%由于能源资源禀赋呈现“富煤、缺油、少气”的特点，我国一直在积极研究煤制天然气、焦炉气甲烷化以及电转甲烷储能等甲烷化工艺技术，提升天然气自我供给能力％其中，电转天然气技术(power-to-gas)是解决太阳能、风能发电波动性、随机性的有效方法，也是一种消纳电力系统富余电量的有效方法％我国三北地区风力、太阳能资源丰富,西南地区的水力资源充足，电转气技术可以充分利用富余的可再生电力，提供跨季节的存储能力和稳定的能源供应，具有良好发展前景％1甲烷化反应原理甲烷化技术就是利用催化剂使CO、CO2与H2进行反应，最终转化为CH4的工艺技术⑴。

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术

煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术摘要：天然气是一种重要的一次能源，在发电、工业燃料、化工原料、汽车能源、居民燃气等方面具有广泛用途。

虽然我国每年天然气产量呈逐年增长的趋势，但仍远远落后于市场需求的增长，天然气供不应求的局面将长期存在。

而我国的能源结构特点是“富煤、少油、缺气”，根据国内的能源结构特点，在富煤地区适度发展煤制天然气，既可清洁加工利用煤炭资源，也可有效补充天然气资源的供给，缓解国内天然气供求矛盾。

关键词：煤制合成天然气；甲烷化合成技术引言：煤制天然气工艺主要包括煤气化和合成气甲烷化两个过程。

综述了煤制天然气工艺中合成气甲烷化催化剂的研究进展，从活性组分、载体和助剂等方面介绍了国内外甲烷化催化剂的研究现状，并分析了甲烷化催化剂的失活原因。

合成气甲烷化催化剂的发展方向是使催化剂具有更好的催化活性和热稳定性，以期开发出性能优异的具有自主知识产权的合成气甲烷化催化剂及配套技术。

1.中国煤制天然气技术至今为止，中国还没有经过工业化验证的煤制天然气技术。

中国的CO甲烷化技术主要应用于富氢体系中微量CO的去除以及城市煤气的部分甲烷化。

开发的水煤气甲烷化工艺，其原料气首先进行脱硫操作，在0.05MPa、350℃下进行加氢反应。

该工艺经过1000h稳定性实验，催化剂催化活性稳定，且起始温度低，寿命可达1a之久，但催化剂不耐硫。

在空速1500h-1时，该工艺的CO转化率高达95%，CH4选择性可以达到65%。

由中科院大连物化所研发的常压耐高温煤气直接甲烷化工艺采用自行研发的M348-2A型催化剂，以水煤气为原料气，经脱水、脱硫、脱氧等工序后进入甲烷化反应器。

反应产物经降温、除水、压缩等工序后进入煤气输配管道系统。

由于M348-2A型催化剂为非耐硫型催化剂，因此原料气再进入甲烷化反应器前必须经过脱硫与脱氧。

该工艺的产品热值大于14000kJ/m3，CO体积分数小于10%，完全满足城市煤气的质量标准。

该催化剂的性能稳定，活性、选择性高，CO转化率可达80%～90%，甲烷选择性为60%～70%，催化剂寿命在0.5～1a，但该工艺的脱硫成本较高。

煤制天然气合成（甲烷化）技术综述

煤制天然气合成（甲烷化）技术综述本文汇总统计了目前国外主流煤制天然气甲烷化技术，比如托普索技术（TREMP技术）、戴维技术（CRG技术）、鲁奇/巴斯夫SNG 合成技术、福斯特惠勒/南方化学技术（VESTA技术）等，同时分析了各自甲烷化技术的优点和缺点以及工艺发展历程，供煤制天然气项目在工艺技术选择时参考，同时关注国内如大连化物所、神华等甲烷化催化剂的研究进展情况。

1、托普索技术（TREMP技术）：托普索很早就在中国混了，是国内各种化工催化剂的主要外国供应商之一。

最近几年煤制天然气如此之火，当然少不了它。

也正是由于有了良好的基础，可以说托普索技术在国内煤制天然气的推广是最成功的。

如庆华、汇能等（其网站上云在中国有4套在建的合成天然气装置使用托普索技术：3套煤气化为原料的装置，3套焦炉气为原料的装置），均已和托普索签订了技术转让合同。

早期典型工艺流程流程图：这个图只是一个简要的示意图，后期托普索的宣传资料给出了稍微改进的流程图：这种循环工艺首段或首两段装填托普索的耐高温甲烷化催化剂MCR-2X，据说能耐温700以上，并且经历了长时间的试验考验。

后面的中低温段装填托普索用于合成氨甲烷化的普通催化剂PK-7R.不循环的“一次通过”工艺流程：首段甲烷化补加了大量水蒸气，并在甲烷化催化剂上部装填了GCC“调变”催化剂，以减轻首段的负荷和温升，尽管如此，这段反应器中装填的MCR系列催化剂还是得耐740度的出口温度。

2、戴维技术（CRG技术）：戴维催化剂在上世纪80年代曾用于美国大平原装置，意识到工艺限制后，戴维开发了高温甲烷化催化剂CRG-LH及所谓的HICOM工艺。

后戴维并入庄信万丰，成为其100%子公司。

戴维甲烷化工艺中的大量甲烷化两个反应器出口大约控制在650度。

一直让我很奇怪的是，戴维的4个甲烷化反应器中均是两种催化剂（CRG-S2SR和CRG-S2CR)混装,而且两种催化剂的体积比还不一样。

戴维SNG技术在中国的宣传比较低调，但是它已经获得了大唐（克旗和阜新）和新汶的合同，这主要得益于他们的催化剂曾在大平原上得到应用；但戴维技术貌似能找到的公开资料不多。

甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展

甲烷催化燃烧反应机理及催化燃烧剂研究进展[摘要]：本文介绍了甲烷催化燃烧剂中活性成分、载体和添加剂的种类，以及催化燃烧剂制备方法和条件对其催化燃烧性能的影响；分析了甲烷催化燃烧剂失活的原因和甲烷反应机理。

指出床层温度和积碳是导致催化燃烧剂失活的主要因素，必须从甲烷催化燃烧剂和工艺技术方面加以改进；开发高比表面积复合载体、添加稀土元素、开发新型耐硫、热稳定性高的甲烷催化燃烧剂、改进流化床甲烷技术是甲烷研究的主要方向。

[关键词]：甲烷；催化燃烧剂；反应机理1甲烷催化燃烧工艺研究现状甲烷反应的一个重要工业应用是去除富氢气体(如合成氨和燃料电池)中的微量CO，但更有趣的应用是煤/生物质能气化成天然气的甲烷过程。

煤制天然气工艺一般包括煤气化、合成气转化、提纯和甲烷。

首先，煤气化使煤颗粒在高温下与蒸汽和氧气反应，得到粗制合成气。

主要成分包括H2、Co、CO2、H2O、CH4和少量碳氢化合物，包括S和Cl杂质。

其组分含量与气化工艺条件、反应器类型和气化剂密切相关；由于原油合成气中含有焦油、S/Cl等微量杂质，会破坏后续反应器的甲烷催化燃烧剂，需要气体净化装置进行处理；纯化后，通过水气变换反应将H2和CO的比例调整到3左右；进入甲烷反应单元和净化单元，得到甲烷(>95%)[1]。

2制备条件对甲烷催化燃烧剂添加剂性能的影响有研究数据表明，当活性成分含量较低时，共沉淀法得到的催化燃烧剂活性位点数会受到一定影响[2]。

这样，当低含量的镍被覆盖在载体中时，可以接触到的活性位点数量就会减少。

而浸渍法制备的低活性组分催化燃烧剂可以以单层或单层分散的形式存在，其表面存在许多活性点。

在实际的反应过程中，除上述两种方法外，采用研磨混合加载法的概率也较高。

这种方法是将氧化物和载体的活性成分一起研磨成粉末，搅拌混合均匀，挤压成条状，再制成催化燃烧剂。

在催化燃烧剂制备过程中，焙烧是一个不可忽视的重要操作步骤。

由于焙烧温度对活性组分与载体的相互作用有一定的影响，不同的焙烧温度会导致活性组分的降低和分散难度不同，从而影响催化燃烧剂的性能。

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展宗弘元;余强;刘仲能【摘要】The production of synthetic natural gas( SNG)is an important route of the highly efficient and clean utilization of coal. The key reactionof coal to SNG is methanation,which is strong exothermic, reversible and reduced volume after the reaction. In order to get high methane yield,the measures of multistage adiabatic cycle to dilute CO and shift/purificationof syngas was adopted. The existing traditional process of methanationand their characteristics were summarized. On this basis,the methanation processes were compared,and the development of novel sulfur-tolerant methanation process for coal to SNG was proposed and discussed. The hydrothermal stability of conventional Mo-based sulfur-tolerant methanation catalysts needs to be improved because of low space velocity and conversion of raw materials. The future research trend of coal to SNGis the development of multistage sulfur-tolerant methanation processes and their corresponding catalysts with high performance.%煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径，甲烷化是煤制天然气的关键反应，具有强放热、可逆和体积缩小的特点。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展发布时间：2023-03-15T06:59:55.854Z 来源：《工程建设标准化》2022年37卷10月20期作者：韩生龙[导读] 甲烷化反应的主要原理是将CO和CO2在特定反应环境和催化剂作用下转换为CH4。

韩生龙伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊犁 835000摘要：甲烷化反应的主要原理是将CO和CO2在特定反应环境和催化剂作用下转换为CH4。

在该化学反应中，催化剂起到了非常关键性的作用。

目前市场上用于甲烷化反应的催化剂主要有Ni基催化剂、贵金属催化剂以及非晶态催化剂，不同种类的催化剂在实际应用中各有优劣，工作人员可以根据甲烷生产作业的具体环境条件和生产效率要求来选择催化剂的种类，提高甲烷的生产效率。

关键词：甲烷化反应；催化剂；反应机理引言：随着社会的不断发展，人们对于石油、天然气等资源的需求量越来越大。

以石油资源为例，其在燃烧过程中会产生大量对生态环境有污染性的气体，同时其属于不可再生能源，储存量有限，因此甲烷等新型能源逐渐取代了传统能源来满足人们的日常需求。

而甲烷化反应作为制作甲烷的主要依据，工作人员需要对该反应的催化剂和反应机理进行熟练的掌握，为我国甲烷资源生产领域的未来发展添加助力。

1.催化剂分析1.1 Ni基催化剂Ni基催化剂主要是以某一氧化物作为载体在化学反应中发挥出较强的催化作用，常见载体主要有以下几种：第一，Al2O3载体，该催化载体主要应用于工业生产中，其表面积相对来说较大，且孔隙率高。

工作人员在使用Al2O3载体进行Ni基的催化反应时，常常会在催化剂中添加适量的稀土元素，这样可以在一定程度上提高该催化剂在高温环境中的稳定性；第二，SiO2载体，该催化载体的应用优势主要体现在其具有良好的孔隙结构，其缺点在于机械性较弱，因此工作人员可以在该类型催化剂中加入其它活性较强的载体，从而进一步加强该催化剂的活性，提高催化效率；第三，ZrO2载体，从化学性质上来划分，该类型的载体属于过渡型氧化物，其内部组分之间在特定的条件下会产生电子作用力，根据相关试验研究结果我们可以得知，以ZrO2为载体的催化剂在甲烷化反应中所体现出的催化效率非常高，但是其制作成本也较高，因此还未得到进一步地推广。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
近年来，很多新型催化剂被开发用于甲烷化反应。

其中最常用的是过渡金属催化剂，如铂、钯、镍等。

这些催化剂具有较好的活性和稳定性，能够在较低的温度下催化甲烷化反应。

一些非金属催化剂，如氧化锆、氧化镁等，也被用于甲烷化反应。

这些非金属催化剂具有较高的表面积和活性位点，能够提高甲烷化反应的效率。

甲烷化反应的机理主要分为两步。

第一步是甲烷的活化，甲烷分子与催化剂表面的活性位点发生反应，生成甲烷的活化产物。

第二步是活化产物的重排，通过分子内或分子间的重排反应，将活化产物转化为目标产物。

催化剂的活性位点对甲烷活化的速率和选择性有重要影响。

常见的活性位点有金属表面的空位和边界位。

金属表面的空位能够吸附和活化甲烷分子，而边界位则能够促进活化产物的重排反应。

近年来，研究人员通过多种方法探索了甲烷化反应的机理。

实验研究是了解催化剂活性位点和反应机制的重要手段。

通过表征催化剂的物理和化学性质，可以确定活性位点的类型和数量，并研究甲烷化反应的速率和选择性与催化剂性质之间的关系。

理论计算方法也被广泛应用于甲烷化反应的研究。

通过构建反应模型和计算能垒，可以预测活化产物的结构和能量，并揭示甲烷化反应的反应路径和速率控制步骤。

甲烷化催化剂及反应机理的研究已经取得了很大的进展。

发展新型催化剂和深入探究反应机理，有助于提高甲烷化反应的效率和选择性，同时降低催化剂的成本和环境污染。

未来的研究方向包括优化催化剂的结构和性质，开发多功能催化剂和绿色催化剂，以及深入理解催化剂与活化物质之间的相互作用。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化反应是一种重要的化学合成反应，在化工生产中具有重要的应用价值。

甲烷化反应可以将甲烷等碳氢化合物转化为高附加值的烃类、芳香化合物等，是产生高质量低碳烯烃的重要途径之一。

为了实现这一目标，需要优化甲烷化反应的催化剂，进一步深入了解反应机理，以提高反应效率和优化仪器。

甲烷化反应的催化剂主要分为两类：催化剂和非催化剂。

催化剂比非催化剂更有效。

催化剂大多为金属蒸气沉积、溶胶-凝胶、氧化了或交换性离子型催化剂等。

这些催化剂在甲烷化反应中通常表现出不同的反应选择性。

不同的催化剂可以显著影响甲烷化反应的机理。

在气相催化剂中，金属氧化物可以通过氧化还原反应直接将甲烷转化为烯烃。

在而晶型催化剂中，反应的机理与金属催化剂有所不同。

在这种情况下，反应的机理可能包括甲基拉链的生长和链收缩过程。

甲氧基化是在甲烷化反应中常见的副反应，这个反应会导致反应产物的选择性降低。

为了提高产物的选择性，需要寻找新的催化剂和反应机理。

近年来，一些新的甲烷化催化剂已被开发出来并应用于实际生产中。

其中液相催化剂（如氧化铜催化剂）在甲烷化反应中表现出良好的可控性和灵活性，并能够较好地控制副反应的发生。

其他新催化剂包括钌基催化剂、以铜为基础的催化剂、卤素酸根金属催化剂和蒙脱石基催化剂等，这些新型催化剂可以帮助我们更好地实现甲烷化反应，提高反应产物的选择性和纯度，降低工业成本。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展王丽娟

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展王丽娟发布时间：2021-09-26T04:56:02.220Z 来源：《新型城镇化》2021年17期作者：王丽娟王建荣[导读] 也为焦炉气的高效利用和我国天然气缺口的补充提供了一条切实可行的途径。

伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊犁 835000摘要：近年来，随着石油燃料的日益枯竭、天然气需求量的不断攀升，加上工业中排放的大量 CO2 所引起的生态、环境等问题日益严重，将煤炭、生物质的合成气或热解气及 CO2 进行甲烷化的技术受到人们的广泛关注。

基于此，本文主要对甲烷化催化剂及反应机理的研究进展进行分析探讨。

关键词：甲烷化催化剂；反应机理；研究进展1、前言煤通过气化可制得合成气，也可通过热解转化为热解气、焦油和半焦，同时我国的炼焦行业也副产大量焦炉煤气，这些合成气、热解气和焦炉气中均含有大量 CO 和 H2，可通过净化、调节氢碳比后进行甲烷化过程制备甲烷燃气，即代用天然气 . 煤制甲烷具有较高的热能有效利用率 (53%)，不仅对煤炭的高效洁净综合利用具有十分重要的意义，也为焦炉气的高效利用和我国天然气缺口的补充提供了一条切实可行的途径。

2、甲烷化反应催化剂目前，甲烷化反应催化剂主要为氧化物负载型，载体通常为Al2O3,SiO2,TiO2,ZrO2，还有一些不常见的载体，如海泡石、高岭土和铝酸钙水泥等；常见的活性成分为 Ni,Ru,Fe,Co,Rh,Pd,Cr 等过渡金属；助剂通常为 MgO、过渡金属氧化物、稀土金属氧化物，另外还有非金属元素B 和贵金属元素Pt 等.贵金属 Ru 催化剂具有催化反应温度低、活性高、甲烷选择性好等优点，缺点是价格昂贵，同时 Ru 易与 CO 形成 Ru(CO)x 化合物，Ru(CO)x 在温度较高时易升华，造成活性组分 Ru 流失，使 Ru基催化剂的催化活性下降；Fe 催化剂 20 世纪 50 年代前曾在工业上应用，虽然价格便宜、易制备，但活性低，需在高温高压下操作，且选择性差、易积碳、易生成液态烃、易失活，因此逐渐被其他催化剂替代；Co 基催化剂对苛刻环境的耐受性相对较强，但对 CO 甲烷化反应的选择性较差；Ni 基催化剂催化活性较高、选择性好、反应条件易控制、生产成本较低，但对硫、砷十分敏感，原料气中即使存在极少量的硫化物和砷化物，也会使催化剂发生累积性中毒而逐渐失活，催化剂性能不仅与活性组分有关，还与载体密切相关 . 在不同的载体上，各种金属催化剂作用下的活性次序如下：海泡石载体 Ru>Pd>Ni>Co>Fe，SiO2载体 Ru>Ni>Pd>Fe>Co，γ-Al2O3 载体 Ru>Pd>Ni>Fe>Co，ZrO2 载体 Ru>Pd>Ni>Co>Fe，TiO2 载体Ru>Ni>Co>Pd>Fe. 可见，在 4 种载体上 Ru 均显示出高活性，而 Fe 的活性相对较低，Ni 的活性一般都高于除 Ru 之外的其他金属，但 Ni 在 Al2O3 和 ZrO2 上的活性低于 Pd，Co 在 Al2O3 和 SiO2 上的活性可归因于 CoAl2O4 和 CoSi2O4 的大量生成 . 目前研究最多的是 Ni 基催化剂和贵金属 Ru 基催化剂 .Ni 基甲烷化催化剂目前在煤制甲烷过程中得到大规模应用，如托普索公司用于 TREMPTM 工艺技术的 MCR 系列催化剂和低温甲烷化催化剂 PK-7R.3、甲烷化反应机理3.1CO 甲烷化反应机理CO 甲烷化反应是最简单的 F － T 合成反应，也是C1 化学的一个重要反应，通过对 CO 甲烷化反应机理的深入研究，对 F － T 合成和C1 化学今后的发展具有重大意义，目前提出的 CO 甲烷化的机理主要有3种: (1)Toshiakim 等提出的次甲基机理认为，在甲烷化反应中有次甲基络合物中间物种的生成 ;(2) 表面碳机理认为，CO 首先在催化剂表面发生吸附，发生歧化反应后生成表面碳 Cs 和表面 O，Cs 为与吸附在催化剂表面的活性 H 发生反应生成 CH4，Cs 的主要作用是为甲烷化反应提供反应活性中心 ;(3) 变换－甲院化反应机理认为，在甲烷化过程中，水的预吸附对于 CO 的吸附离解至关重要，在催化剂表面离解生成的表面 C 是变换－甲烷化化反应的重要中间体，表面碳和活性氢经多步反应生成甲烷。

煤制天然气高CO甲烷化的研究进展

２０Ｇｍ。、净进口量比重
达２；预计２２０００年供需缺口将达到２０Ｇｍ。０
左右，净进口量比重将达４。Ｏ富煤缺油少气是我国能源的基本特点，炭煤作为重要的燃料和化工原料在我国国民经济发展过程中发挥着极其重要的作用。近年来，随着国际原油价格的持续上涨，我国的能源利用及安全问题尤显突出，发展以煤为原料的石油替代产品
ｏｇｆｈｉｈＣＯｔａｔｏａｅｂｅｎｉｒｄｕｅｍｅｈｎａｉｎｈｖｅｎｔｏｃｄ．Ｋｅｒｓ：ｙｗｏｄＳＮＧ；ｔａｔｏｈｉｈｔｍｐｅａｕｒａａｙｓ；ｅｃｏｍｅｈｎａｉｎ；ｇｅｒｔｅｃｔｌｔｒａｔｒ
中图分类号：ＴＱ５６４４．文献标志码：Ａ文章编号：１０ — ４０２１）２０１ — ４０３６９（０２０ — ０３０
Ｒｅｅｒｈ＆ＰｒｇｅｓｏｇｓａｃｏｒｓｎＨｉｈＣＯｅｈａｔｏｎＳＭｔｎａｉｎｉＮＧｏｅｓＰｒｃｓ
第３８卷第２期２１年４月０２
化工设计通讯
ＣｈｍｉａｇｉｅｉｇＤｅｉｎＣｏｍｕｎｃｉｎｓｅｃｌＥｎｎｅｒｎｓｇｍｉａｔｏ・１・３
煤制天然气高Ｃ甲烷化的研究进展Ｏ
安建生，李小定，李新怀
技术。煤气（Ｃ含量）高Ｏ甲烷化的研究始于上世纪４０年代，７０年代初才进入发展时期。到目前

煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展

煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展煤制天然气是一种重要的清洁能源，可以利用富余的煤炭资源，减少了对石油的依赖，同时也减少了对环境的污染。

煤制天然气的制备过程中，甲烷的合成是关键步骤之一，催化剂在该过程中发挥着重要的作用。

相对于其他合成气合成甲烷方法，煤制天然气甲烷化的反应条件温和，成本较低，因此备受关注。

本文将介绍煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展。

1. 催化剂种类（1）镍基催化剂镍基催化剂是煤制天然气甲烷化反应中常用的一种催化剂。

其中，加入了钾和铜等掺杂改性的镍基催化剂具有更高的活性和稳定性，其主要机理是镍与CO2在催化剂表面形成的活性中间体经过穿越吸附态烷基化开环后再脱附得到甲烷。

此外，钠基、铁基、钴基和镉基催化剂等也被广泛研究。

（3）贵金属催化剂贵金属催化剂主要包括铑、铱和铂等。

研究表明，这些催化剂的催化活性与CO2的吸附能力有关，CO2的吸附能力越强，其反应活性就越高。

此外，添加硫和氯等掺杂改性剂也能够促进甲烷的合成。

2. 机理研究煤制天然气甲烷化反应机理主要包括五种途径：（1）CO2还原反应途径：CO2被还原为CO，随后与H2发生Fischer-Tropsch合成反应并生成甲烷。

（3）水煤气变换反应途径：CO和H2在催化剂的作用下生成甲烷的同时，也会生成一部分CO2和H2O。

（4）气相氢甲酸反应途径：该反应是由低碳酸性离子催化的，碳酸盐型离子可通过CO2和H2O气相反应生成。

（5）单分子路途径：催化剂表面上的吸附态CH3产生甲烷。

总之，煤制天然气甲烷化反应过程中，催化剂不仅仅是作为反应物中心，还扮演着催化剂表面反应活性中心的角色。

催化剂的有效改性和研究对于提高甲烷的产率和选择性具有重要意义。

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

甲烷化催化剂及反应机理的研究进展发表时间：2017-10-23T11:15:14.930Z 来源：《防护工程》2017年第15期作者：静超[导读] 因此最近几年低温甲烷化催化剂在氢气工业生产上的应用研究得到重视，具有极好的发展前景。

辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000摘要：近年来，甲烷化反应得到了比较广泛的关注和研究，主要体现在催化剂的种类、催化剂的制备方法、催化反应机理等方面。

在催化反应机理方面，大多数的研究认为有 CO 中间体生成，在不同组分的催化剂上形成的反应中间物种主要有碳酸盐、甲酸盐或羰基化合物。

从环境保护和能源化学两个方面上考虑，甲烷化反应过程将具有非常广阔的发展与应用前景。

关键词：甲烷化；催化剂；反应机理1.用于甲烷化反应的催化剂负载于氧化物上的 Ni、Rh、Ru 和 Pd 等过渡金属是最为常见的一类 CO、CO 2 加氢甲烷化催化剂，普遍采用的氧化物载体有Al 2 O 3 、SiO 2 、TiO 2 、MgO等。

该类催化剂体系通常由过渡金属的盐类通过浸渍或共沉淀法负载于氧化物表面，再经焙烧、还原制得。

此外用于甲烷化过程的还有一些由金属簇合物衍生的负载型催化剂、非晶态合金催化剂等。

在所有的催化剂中，贵金属 Ru 催化剂低温活性最高，但是由于价格昂贵，不具有工业应用价值。

Fe价格便宜，容易制备，50 年代前曾在工业上应用，但 Fe 催化剂活性低，需在高温高压下操作，并且选择性差、易积炭、易生成液态烃，因此逐渐被其它催化剂所替代。

1.1 Ni 基催化剂目前用于 CO 和 CO 2 甲烷化的催化剂主要是镍基催化剂，其中有的 Katalco-11 系列催化剂、CCI 公司的 C13-4 催化剂、法国的MT15 催化剂和日本 Nikki 公司的 N111/B、N112/B、N113/B、N118 催化剂等。

我国自主知识产权的催化剂主要有南京化工研究院的0804-2 催化剂和辽河化肥厂生产的 J103H 催化剂。

煤制天然气甲烷化技术研究

煤制天然气甲烷化技术研究摘要：煤制天然气技术实施过程中具有流程复杂、控制难度大的特征，同时其中对于温度的掌控要求很高。

其中，甲烷化技术在煤制天然气中最为关键。

结合煤制天然气甲烷化技术的基本定义与特征，首先分析了我国煤制天然气甲烷化技术的发展现状，其次对煤制天然气技术的实现流程进行了解析，并在最后对煤制天然气甲烷化反应技术的优化策略进行了探讨，希望可以进一步提升甲烷化反应技术在煤制天然气中的应用效果，促进行业的发展。

关键词：煤制天然气；甲烷化反应；技术研究引言我国是一个多煤少气的国家，由于煤炭资源十分丰富，所以利用煤制天然气的方式来补足能源方面的缺口就显得尤为关键。

随着我国商品经济的快速发展，目前经济因素与环保因素都在很大程度上促进了煤炭行业的规范化，许多地区都出台了本地的行业标准与环保技术要求，这也使得煤制天然气的生产技术更加复杂，需要做好技术引导与创新，适应国家可持续发展的要求。

为了进一步阐述煤制天然气甲烷化技术的应用优化策略，现就其基本特征介绍如下。

一、煤气甲烷化技术概述煤制天然气甲烷化是一种通过将二氧化碳、硫化氢脱除后剩余的部分气体中所含的氢气、一氧化碳及少量二氧化碳在镍催化剂的影响作用下形成甲烷的反应方式，该反应方式的基本原理就是通过甲烷较高的热值来为能源行业提供丰富的功能需求。

在甲烷化的制作过程中，不同类型的热值产品能够适应不同的工业、生产与生活需要。

其中甲烷化后的气体的热值往往可以达到原煤制气的2~3倍，资源的综合利用效率得到了显著的提升。

其中，由于热值整体水平与天然气接近，甚至理化性质也几乎相同，所以可以与天然气进行混合使用，大大拓宽了技术应用的规模与范围。

在煤制气甲烷化处理过程中，能够将煤制气体中的有毒物质转化为无毒物质，这样一来在燃烧过程中出现“煤气中毒”的类似问题的概率也会大大降低，通过将煤气的热值提升数倍，也可以在相对有限的城市管网运输环境中完成更高热值的传递与运输，相当于在一定程度上降低了输气的成本，减少了制气环节的理论压力，更是提升了产品的附加值，对于企业而言也可以获得更为丰厚的报酬。