合成气催化转化制甲烷反应工艺的研究
211171490_甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 4 期甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展阮鹏1，杨润农1，2，林梓荣1，孙永明2（1 广东佛燃科技有限公司，广东 佛山 528000；2 中国科学院广州能源研究所，广东 广州 510640）摘要：天然气是一种前景广阔的清洁燃料，甲烷作为天然气的主要成分，其高效利用具有重要的现实意义。
在众多甲烷转化途径中，甲烷催化部分氧化（CPOM ）具有能耗低、合成气组分适宜、反应迅速等优势。
本文简要介绍了CPOM 反应机理，即直接氧化机理和燃烧-重整机理；重点综述了过渡金属、贵金属、双金属和钙钛矿这四类CPOM 催化剂的研究现状；分析了反应温度、反应气体碳氧比和反应空速对CPOM 反应特性的影响；阐述了积炭和烧结这两种催化剂失活的主要原因及应对措施。
根据研究结果可知，通过选取合适的催化剂组分、采用优化的制备方法、精确控制催化剂活性组分分布和微观结构等措施，可以保证更多的有效活性位更稳定地暴露在催化剂表面，以此提高催化性能（包括甲烷转化率、合成气选择性、合成气生成率、反应稳定性等）。
最后指出了对CPOM 催化剂微观结构的合理设计与可控制备以及对CPOM 反应机理的深入研究仍将是今后关注的重点。
关键词：甲烷；部分氧化；催化剂；合成气；多相反应中图分类号：TE644 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）04-1832-15Advances in catalysts for catalytic partial oxidation of methane to syngasRUAN Peng 1，YANG Runnong 1，2，LIN Zirong 1，SUN Yongming 2(1 Guangdong Foran Technology Company Limited, Foshan 528000, Guangdong, China; 2 Guangzhou Institute of EnergyConversion, Chinese Academy of Science, Guangzhou 510640, Guangdong, China)Abstract: Natural gas is a promising clean fuel. The efficient use of methane, the major component of natural gas, is of great practical importance. Among many methane conversion routes, catalytic partial oxidation of methane (CPOM) has the advantages of low energy consumption, suitable syngas fraction and rapid reaction. This paper briefly introduced the CPOM reaction mechanisms (i.e. direct oxidation mechanism and combustion-reforming mechanism), reviewed the current research on four types of CPOM catalysts (i.e. transition metal, noble metal, bimetal and perovskite catalysts), analysed the effects of reaction temperature, carbon to oxygen molar ratio of reactant gas and reaction space velocity on CPOM reaction characteristics, and explained the two main causes of catalyst deactivation (i.e. carbon deposition and sintering) together with their countermeasures. According to the results of the research, the catalytic performance (including methane conversion, syngas selectivity, syngas yield, reaction stability) could be improved by selecting suitable catalyst components, adopting an optimized preparation method and precisely controlling the distribution of active components and microstructure of the catalyst. These method could ensure that more active sites are consistently exposed to the surface of catalyst. Finally, it综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1109收稿日期：2022-06-13；修改稿日期：2022-08-22。
甲烷二氧化碳重整制合成气催化材料及工艺中试研究
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齐 鲁 石 油 化 工 ＱＩＬＵ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１８ 年第 ４６ 卷
装置设计原料可以采用石脑油、天然气单一 或混合进料ꎬ供热为电加热ꎮ 整个工艺流程由加 氢、精脱硫、终级脱硫、预转化、蒸汽转化等反应器 组成ꎬ可以整体或单独模拟工业烃类蒸汽转化装 置的不同工段( 不包含气体提纯工段) ꎮ
中国石化齐鲁分公司研究院( 简称齐鲁研究 院) 开 发 了 适 用 于 甲 烷 二 氧 化 碳 重 整 反 应 的 镍 (Ｎｉ) 基催化剂 ＱＭＣ － ０１ꎬ并利用该催化剂进行了 常压、加压工艺条件研究ꎮ 试验结果表明ꎬ在低 压、高温条件下ꎬ催化剂能够在热力学结炭极限附 近实现高效反应ꎬ具有良好的活性和活性稳定性ꎬ
表 ２ ＱＭＣ － ０１ 的孔结构分析结果
项目
小试 第一批
第二批
第三批
中试 混合样
孔体积/ (ｍＬ������ｇ －１ ) ０������ １６ ０������ １６ ０������ １６ ０������ １６ ０������ １６
比表面积/ (ｍ２������ｇ －１) ５������ ６６ ５������ ６６ ５������ ５８ ５������ ５９ ５������ ６２
可以获得高一氧化碳含量的合成气[２] ꎮ 为了进 一步验证 ＱＭＣ － ０１ 催化剂的性能ꎬ进行了该催化 剂的中试放大研究ꎮ
１ 试验部分 １������ １ 催化剂制备
以高熔点( ≥２ ０００ ℃ ) 的耐火金属氧化物为 主料ꎬ添加适量的助剂ꎬ成型得到载体ꎬ浸渍活性 组分镍ꎬ制得 ＱＭＣ － ０１ 重整催化剂ꎮ １������ ２ 催化剂活性评价
关键词:甲烷 二氧化碳 重整 催化剂 合成气 中图分类号:ＴＱ０３１������ ７ 文献标识码:Ｂ 文章编号:１００９ － ９８５９(２０１８)０２ － ００８９ － ０６
合成气甲烷化工艺技术研究进展-李安学
程师，现任中国大唐集团公司煤炭产业部副主任、大唐能源化工有限 责 任 公 司 副 总 经 理 ， 从 事 煤 炭 清 洁 转 化 利 用 方 面 的 工 作 。 E-mail anxue777@。
第 11 期
李安学等：合成气甲烷化工艺技术研究进展
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煤制天然气是煤炭清洁转化的一种重要途径， 是我国优化能源结构和保障能源安全的一种重要手 段，是缓解局部大气污染的一种有效手段[1]，并且 煤制天然气具有一定竞争力，这都促使了煤制天然 气产业的蓬勃发展[2-3]。截止到 2015 年 9 月，国家 发展与改革委员会核准和给予启动前期工作的煤制 天然气项目共 13 个，总产能共计 933 亿立方米/年， 其中内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气工程一系 列装置、新疆庆华煤制天然气一期工程、内蒙古汇 能煤制天然气一期工程分别于 2013 年 12 月 18 日、 12 月 30 日和 2014 年 11 月 17 日投产。煤制天然气 技术体系中，空分、气化、变换、净化等均是传统 煤化工使用的技术，只有合成气完全甲烷化技术是 煤制天然气特有的技术[4]。
fixed bed process has been proven in industrial application and has been widely used in Coal to SNG
projects. Adiabatic fixed bed processes are introduced and five specific processes are analyzed and compared in terms of process，technology characteristics and application situation. Domestic adiabatic fixed bed technology has reached the same level of foreign processes，ready for commercialization. But further research is required on energy saving，consumption reduction and catalyst life. Furthermore， isothermal fixed bed process，fluidized bed process and slurry bed process are also introduced. Their existing problems and further research points are analyzed. As to isothermal fixed bed process，
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。
甲烷的合成方法
甲烷的合成方法
甲烷是一种重要的气体，在许多领域都有着广泛的应用。
那甲烷是怎么合成的呢？
常见的甲烷合成方法之一是通过一氧化碳和氢气的反应，也就是所谓的“合成气制甲烷”。
这个过程就像是一场奇妙的化学反应舞会！首先，将一氧化碳和氢气按照一定的比例混合，然后在合适的温度和压力条件下，让它们在催化剂的作用下发生反应。
嘿，这里可千万要注意啦！比例一定要控制好，温度和压力也得精准把握，不然可就没法顺利合成啦。
催化剂就像是这场舞会的指挥家，至关重要呢！
在这个过程中，安全性和稳定性那可是相当重要的呀！毕竟这可不是闹着玩的。
如果操作不当，那后果可能不堪设想。
所以一定要严格遵守操作规程，做好各种安全措施，确保整个反应过程安全稳定地进行。
这就好比走钢丝，必须小心翼翼，一步一个脚印。
甲烷的应用场景那可多了去了！它可以作为燃料，为我们的生活提供能量，就像给我们的生活注入了活力一样！而且它相对来说比较清洁，对环境也比较友好。
它的优势也是很明显的呀，比如能量密度较高，储存和运输也相对方便。
这不就像是一个小小的能量宝藏嘛！
让我们来看看实际案例吧！在一些天然气生产工厂里，就是通过这种方法合成甲烷的，然后这些甲烷被输送到千家万户，为大家带来温暖和便利。
哇塞，这效果简直太棒了！你能想象没有甲烷的生活吗？
我觉得呀，甲烷的合成方法真的太神奇了，它为我们的生活带来了这么多的好处。
我们一定要好好利用它，让它为我们的生活增添更多的精彩！。
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬【摘要】甲烷重整是制取合成气的重要方法之一，催化剂是重整工艺中的重要组成部分。
综合国内外的研究现状，详细论述了甲烷重整反应的几种不同的途径，并针对不同的途径介绍了其反应机理以及催化剂的组成。
%Methane reforming is an importan t way to product syngas. And the catalyst in the reforming process is an important part. Accordding to the research status at home and abroad, the reforming reaction of methane are discussed in detail in several different ways and for different ways to introduce the compositi on of the reaction mechanism and catalyst in this paper.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P21-23,28)【关键词】甲烷重整;合成气;催化剂【作者】周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬【作者单位】安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】O623.11甲烷是天然气的主要成分，约占到90%。
由于甲烷分子的化学性质十分稳定，很难将其直接转化为其他化工产品。
目前，甲烷转化的主要方式为间接转化:即先将甲烷转化为合成气（H2/CO）,然后再通过F- T合成等方式转化为其他重要的化工产品。
合成甲烷化反应分析与优化马明海
合成甲烷化反应分析与优化马明海发布时间：2021-08-17T06:53:35.740Z 来源：《中国科技人才》2021年第13期作者：马明海[导读] 结合物理构成的角度来看天然气属于一种混合性的气体，其中的主要成分便是甲烷气体，基于这种情况甲烷化合成技术也就理所当然的成为了煤制合成天然气工艺之中极为重要的组成部分。
伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊宁 835000摘要：近些年城市化发展和环保政策相继实施之后使天然气这种优质、高效以及清洁的能源的消费量出现了大幅度的增加，然而在实际角度上我国的三大能源形式却呈现出“煤多、油少、气不足”的问题，这种情况之下对于自然界中天然气的开采便无法迎合市场之中的实际需求，利用煤来对天然气进行合成也就成为了一个极为重要的获取途径。
结合物理构成的角度来看天然气属于一种混合性的气体，其中的主要成分便是甲烷气体，基于这种情况甲烷化合成技术也就理所当然的成为了煤制合成天然气工艺之中极为重要的组成部分。
关键词：甲烷化；催化剂；优化工艺引言进入21世纪，随着石油资源的日渐减少，石油价格直线攀升，同时，世界各国对环境问题越来越重视，节能减排力度越来越大，因此，寻找可持续再生的清洁能源势在必行。
然而在我国，由于特殊的“富煤、少油、贫气”能源结构的限制，可以将煤炭转化为洁净燃料—天然气的清洁煤化工技术的优势日益突出。
同时，中国的生物质能资源丰富，其中主要成分是秸秆，但其利用率极低，一般采取的直接焚烧等处理手段又会导致严重的空气污染和资源浪费，而且秸秆中含有大量的纤维素、半纤维素等不易被直接分解利用的成分，不适用于直接用于厌氧消化制沼气，而目前主要采用秸秆气化技术实现其生物质转化利用。
1概述某公司年产30万吨合成氨，装置采用的是布朗工艺，以天然气为原料，有如下工序：原料气压缩和脱硫、一段转化、工艺空气压缩和燃气透平、二段转化、变换（高变和低变）、二氧化碳脱除、甲烷化、分子筛干燥、深冷净化、合成气压缩、氨合成和冷冻等。
甲烷干重整制合成气研究进展
甲烷干重整制合成气研究进展摘要：甲烷干重整(DRM)制合成气是一项可同时将CH4和CO2转化为低H2/CO 摩尔比合成气的极具应用前景技术，不仅能有效缓解全球变暖压力，且产品合成气可用作化石能源可持续能源替代品，有助于减少对化石能源的过度依赖。
本文主要介绍了甲烷重整转化制合成气途径，以及不同转化途径的优势和缺陷。
关键字：甲烷干重整；合成气；转化途径1CH4转化途径近年来，考虑到全球变暖等环境问题加剧，人们对温室气体CH4的有效减少以及合理利用越来越关注。
同时，CH4作为最简单的烷烃，还是天然气/页岩气的主要成分，随着天然气/页岩气储层相继开发以来，由于技术、成本限制以及储层地理位置偏僻或搁浅等原因导致大量天然气/页岩气被燃烧，这不仅造成了资源的浪费，还向大气释放了大量温室气体。
为了应对全球气候变化和最大限度地提高有效资源的利用率，CH4的转化利用已成为研究的热点。
其中通过CH4的直接氧化转化可以生产甲醇、甲醛、丙醇、苯和其他芳烃，但所有上述方法的产率都很低，或者在工业规模上不可行[1]。
而CH4重整转化除了合理利用了丰富的CH4资源，其产生的合成气还是化工业中一些能源化学品生产的重要中间体，使通过重整方式进行CH4的灵活利用受到了广泛关注。
目前，CH4重整转化产生合成气的途径主要有以下几种：甲烷蒸汽重整(SRM:)、甲烷部分氧化(POM:)、甲烷干重整(DRM:)和耦合重整。
1.1甲烷蒸汽重整通常情况下，SRM产生的合成气摩尔比理论值为3.0，而费托合成以及甲醇合成所需的合成气摩尔比理论值为2.0，即SRM产生的合成气不适合直接用于费托合成或甲醇合成[2]。
但相对而言，SRM制氢是有较大优势的，并为氨和甲醇合成以及许多炼油厂工业反应提供主要氢源。
同时，由于SRM反应的吸热性质，其过程属于能量密集型，需要投入大量资本。
这导致为了获得更高的氢气产率则需要更高的H2O/CH4比率，使得SRM在能量方面非常不利，并可能导致催化剂失活。
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。
合成气甲烷化工艺技术研究进展
合成气甲烷化工艺技术研究进展发布时间：2022-01-20T09:24:33.595Z 来源：《中国科技人才》2021年第29期作者：梁晨[导读] 具有路线短、能源效率高、过程能耗低、二氧化碳排放量和耗水量相对较少等优势。
伊犁新天煤化工有限责任公司新疆伊犁 835100摘要：合成气完全甲烷化技术是煤制天然气特有的技术，按照反应器类型，合成气甲烷化工艺可以分为绝热固定床、等温固定床、流化床和浆态床等工艺，其中绝热固定床甲烷化工艺成熟并广泛应用于煤制天然气项目。
本文介绍了多种绝热固定床甲烷化工艺，并比较了2种高温绝热固定床甲烷化工艺的流程、技术特点和应用情况。
随着研究工作的不断深入，国内绝热固定床甲烷化技术达到了国际技术同类水平，具备了工业化应用条件，但还需在节能降耗、提高催化剂寿命方面加大研究力度。
关键词：合成气甲烷化；合成天然气；甲烷化工艺；绝热固定床“富煤、贫油、少气”是我国能源资源的特点。
近年来，我国天然气供求严重失衡，大量依赖进口，这一特点决定了煤制天然气是我国能源战略安全与经济发展的必由之路。
煤制天然气作为典型的煤基替代能源战略，具有路线短、能源效率高、过程能耗低、二氧化碳排放量和耗水量相对较少等优势。
国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要（“十三五”规划）中提出了支持绿色清洁生产，发展绿色低碳循环产业，坚持节约资源和保护环境的基本国策，坚持可持续发展。
因此发展高效、低碳、洁净的煤炭资源利用技术意义重大1国内煤制天然气发展近况由于国内能源赋存，开发了很多大规模煤制天然气的工业化项目，涉及产能共计2410×108m3/a，目前国家发展改革委员会核准8个煤制天然气项目（见表1），总产能311×108m3/a。
国内煤制天然气项目存在规划多，环评通过率低，开工率低，项目推进缓慢的现状。
大唐阜新煤制天然气项目将于资产重组后开工建设；浙能伊犁新天煤制天然气项目将完成前期手续，尽快启动项目建设；中海油大同、北控鄂尔多斯、苏新能源等煤制天然气项目，将有序开展前期工作。
合成气完全甲烷化催化剂研究
１ 实 验 部 分
１１ 实 验 原 料 ．
实验装 置 流程 图如 图 １ 示 。整个 反应 体系 由 所
４部分组成 ：１原 料气计 量 ；２ 固定 床积 分反应器 ； （） （）
（） ３ 产物 收集及 各相产 物取样 ；４ 尾气计 量 和排放 。 （） 原料 气 通 过 甲醇 裂 解 制得 ， 经配 气 将 ｎＨ） （Ｏ 调 （ ２ｎＣ ） ／
第 ４期
徐 亚 荣等 ： 成 气 完全 甲烷化催 化 剂研 究 合
７
合成 气完全 甲烷化催化剂研究
徐 亚 荣 ， 新 良 ， 徐 刘 平 ， 文 怀 李
（． １中国石油 乌鲁 木齐 石化公 司 究 院 ， 新疆 乌鲁 木齐 ８ ０ １ ；． ３ ０ ９ ２中科 院 山西 煤化 所 ， 山西 太原 ０ ０ ０ ） ３ ０ ２
（） １ 活性载 体 的制备 将适 量 的硝 酸镁 溶解 在 ３ ％的稀 硝酸 溶 液 中与 称取 拟 薄水 铝石 （ 氧化 铝）０ ｋ 、 氢 １ ０ ｇ 适量 的助挤 剂 田 箐 粉 、 孔 剂 甲基 纤 维 素充 分 混 合 ， 成 ｑ ｍｍ 的 扩 挤 ￣ ３ 条状 ， 将条 状样 品置 于空 气 中干燥 １ ｈ 然后 在于 燥 ２， 箱 中 于 １Ｏ １ ℃条 件下 干 燥 ４ ，程 序 升 温 至 ７ ０（ ｈ ０ ￣ 焙 ２ 烧４ ｈ后 得到 Ａ ：。 体 。过 筛 ， 除其 间夹带 的微 Ｉ 载 Ｏ 去
关 键 词 ： 成 气 ； 烷化 ； 成 天 然气 ； 化 剂 ； 定 性 合 甲 合 催 稳
中图分类号．Ｑ４ ６ Ｔ ２
文献标识码： Ａ
文章编号：０ １ ２９ ０ １０・７ ６ １０－ １（ １）４ － ９ ２ ００
甲烷分解合成气的反应动力学研究
甲烷分解合成气的反应动力学研究在当今的能源领域，人们正在不断探索各种新型的能源和能源转化方式。
其中，甲烷分解合成气技术被认为是一种非常有前途的技术，可以将天然气转化为合成气，进而用于制备燃料、化学品等产物。
而如何深入研究甲烷分解合成气的反应动力学，以实现高效、低能耗的反应过程，成为了众多科学家关注的焦点。
甲烷分解合成气反应的基本原理是：甲烷在高温（800-1000℃）和低压（1-10 atm）的条件下，经过裂解生成H2、CO、C2H4等气体，再通过调节反应条件，使H2和CO的摩尔比例达到适当比例，即可得到合成气。
该反应过程中，甲烷是主要的反应物，因此其分解动力学行为的研究具有重要意义。
甲烷分解合成气的反应机理已经被广泛研究。
根据现有研究成果，可以将甲烷裂解为H2、CO、C2H4、CH4和H。
其中H2和CO是合成气的主要成分，同时C2H4和CH4也是非常重要的中间产物。
这些反应的速率与反应温度、压力、反应物浓度、反应物之间的相互作用等因素密切相关。
在反应动力学研究中，常用的方法包括实验研究和计算模拟。
实验研究是通过在反应器中进行甲烷分解合成气反应，测定不同反应条件下反应物的摩尔比例、反应速率等参数来研究反应动力学特性。
计算模拟则是基于反应机理建立反应模型，通过数值模拟计算不同反应条件下反应产物的生成量、分布规律等参数来研究反应动力学特性。
在实验研究方面，科学家们通过分析反应物中间产物的分布规律与质谱分析技术相结合，来探究甲烷分解合成气的反应动力学特性。
例如，研究人员可以将反应器分为不同层次，并在不同层次中添加探针，测定不同层次中产物浓度随时间的变化规律，从而推导出反应物种的生成速率、生成量等参数。
另外，电化学阻抗谱技术也被广泛应用于研究甲烷分解合成气反应动力学。
该技术可以通过测定反应器中气体和电极之间的电流和电压来分析反应物的转化率、反应速率等参数。
计算模拟方面，随着计算机模拟技术的不断发展，越来越多的科学家开始采用数值模拟方法来研究甲烷分解合成气反应动力学特性。
合成气催化甲烷化的方法及装置
总之 ， 实施 Ｂ Ｗ＆Ｂ Ｓ项 目很 重要 ， 制定 详 Ｃ 应 细 的计 划 ， 以确 保 各 项 工 作 按 时 问控 制 点 完 成 。 同时 ， 充 分 认 识 到 实 施 Ｂ Ｂ Ｓ项 目的 紧 迫 要 Ｗ＆ Ｃ
性， 加快做 好项 目的建 设工作 。
反应产物与催化剂 实现 气固分 离， 并分 离其 中的水后升 温进入 固定床 反应器 ， 剩余原料合成 气转化为 甲烷 ， 将 其操作 温
度 为 １０～ ０ ８ ７ ０℃ 、 力 为 ０～６０ＭＰ ， 应 空 速 ５ ０— ０ ～， 压 ． ａ反 ０ ６００ｈ 最终 原 料 合 成 气 转 化 率 达 ９ ％ 以 上 。 该 方 法在 工 艺 流 ８
Ｋｅ ｏ ｄ Ｂ Ｂ Ｓｐｏｅｔ Ｅ Ｐ， ｘ ｃ ｔ ｎ ｋ ｙｐ ｉｔ ｙｗ ｒ ｓ Ｗ＆ Ｃ ｒｊｃ， Ｒ ｅｅ ｕｉ ， ｅ ｏ ｓ ｏ ｎ
合成 气催 化 甲烷化 的方法及 装置
公 开 （ 告 ）号 ： Ｎ１１ １７ ６ 公 Ｃ ０ ８７ １Ａ
公 开 （ 告 ） ： ０ ０— ９一 ｌ 公 日 ２ １ ０ Ｏ
Ａ ｓ ａ ｔ Ｔ ｅ Ｂ Ｂ Ｓ ｐｏｅｔｐ ｓｅｓｓｔｅｆｌ ｗｎ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ，ｈｇ ｅｈ ｉ ｌ ｂ ｔ ｃ ｈ Ｗ＆ Ｃ ｒｊｃ ｏｓｓｅ ｈ ｏ ｏ ｉｇ ｃ ａａｔｒ ｔ ｓ ｉｈ ｔｃ ｎｃ ｒ ｌ ｓｃ ａ ｃ ｎｅ ｔ ｂｇｄｆｃ ｌ ｎ ｒｕ ｕ ｓ ．Ｔ ｅ ｅ ｏｎｓ ｎｅｅｕｉ ｆｈ ｒ ｅ ｔ ｏ ｓ ｔ ｆ — ｏ ｔｎ ． ｉ ｉ ｕｔ ａ ｄａｄ ｏ ｓｔ ｋ ｈ ｙｐ ｉｔ ｏ ｘｃ ｔ ｎｏ ｅｐｏ ｃ ｎ ｉ ｉ ｆ ｙ ａ ｋ ｏ ｔ ｊ ｃ ｓｏ Ｕ
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合成气催化转化制甲烷反应工艺的研究
在我国当下空气污染情况令人堪忧,雾霾现象十分严重,其主要起因是以煤在能源结构的所占比例过重。
故改变能源结构,将煤炭资源清洁化迫在眉睫。
将固体高污染燃料煤经过气化过程生成合成气。
再通过甲烷化以得到清洁能源甲烷。
且工业实际操作中,常常是多级反应器,第一段反应的产物添加一定原料气之后直接进入下一段反应器,故下一段反应器的入口气中含有一定含量的水蒸气与CO2。
现在研究表明一定含量的水蒸汽可以抑制积碳的生成,但是过大含量的水蒸气由于水合反应会导致载体结构的破坏。
文献记载在甲烷化反应中CO与CO2的甲烷化是一个竞争反应。
目前文献中很少有人做原料气中含有一定量水蒸气与CO2的稳定性实验。
故本文将合成气催化转化制甲烷反应工艺作为核心研究内容,模拟工业环境下催化剂甲烷化的长时间稳定性,了解水蒸气与CO2对催化剂甲烷化的影响。
本文载体使用工业成型拉西环与三叶草γ-Al2o3,使用等体积浸渍法制备了不问NiO负载量,添加不同改性助剂,添加不同助剂含量的一系列催化剂。
利用石英管固定床反府器进行催化剂性能评价,利用XRD、 TPR、BET、TEM、TG等对其结构进行表征。
用工业成型拉西环载体制备7.5%、11.2%、18.7、26.1%、37.4%、44.8%一系列不同NiO负载量的催化剂,发现较优NiO含量为18.7%和26.1%。
不同助剂改性载体,分别添加碱土金属氧化物(MgO、CaO、BaO),稀土金属氧化物(La2O3、CeO2、Sm2O3)和过渡金属氧化物(Fe2O3、CoO、CuO、 ZrO2、TiO2、MoO3),发现助剂对催化剂的活性有促进作用,其中碱土金属Mg,与稀土金属La为
最优助剂。
制备一系列Mg, La改性的Ni基催化剂,评价这些加水蒸汽前后活性后选出26.1%NiO-6,4% La2O3/MgAl204@Al203(BL) (4.1%MgO)为最优配方催化剂。
该催化剂在不加水条件下,200℃起活,CO完全转化,CH4的选择性达到
99.05%。
在加水的条件下,220℃起活,CO完全转化,CH4选择性达到98.12%。
在原料气中掺杂25vol%水蒸气的条件下连续反应1572小时后性能仍然优越,具有非常广阔的工业前景。
用工业成型三叶草载体制备7.5%、11.2%、18.7、26.1%、33.6%一系列不同NiO负载量的催化剂,发现较优NiO含量为26.1%。
以Mg助剂改性载体后,制备出26.1%NiO/MgAl2O4@Al2O3(BL)(4.1%MgO)。
在原料气V(H2):V(CO); V(CO2)=110:22:7.7的条件下连续反应1448小时后性能仍然优越,平均CO转化率为99.38%,平均CO2转化率为90.18%、平均CH4选择性为99.64%。
在原料气V(H2):V(CO):V(CO2)=70:22=14的条件下连续反应1602小时后性能仍然优越平均CO转化率为96.05%,平均CH4选择性为87.47%,且能具有一定CO2甲烷化活性具有非常广阔工业前景。