甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展
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收 稿 日期 ：０ １ ４０ ； 金项 目 ： 门 大 学 固 体 表 面 物 理 化 ２ １ － —５ 基 ０ 厦 学 国 家 重 点 实 验 室 开 放 基 金 （０ ９ ６ ， 家 自然 科 学 基 金 ２００ ） 国 （１６ ０ ４， 西 省 自然 科 学 基 金 （ １Ｇ ｔ ０ ８； 作 者 简 ２ ０ ７ ０） 江 ２ ０ Ｚｔ ４） ０ ０ 介： 余长林（９ ４）男 ， １７ 一， 副教授 ， 电邮 ｙ ｃａ ｇ ｎ ＠１ ３ ｏ 。 ｕ ｈｎ “ ｊ ６ ， ｒ ｘ ｃｎ
进 行 ， 过 程 能 耗 高 ， 备 投 资 大 ， 且 产 物 中 Ｈ２ 此 设 并 ／
Ｃ ０摩 尔 比大 于 ３ 不 利 于合 成 甲醇 、 托合 成 （ － ， 费 ＦＴ 合 成 ） 后 续过 程 。 等 二氧化 碳重 整所 得合 成 气 Ｈ Ｃ ＪＯ 比约 为 １ 比较 适合 作 ＦＴ合成 的 原料 ， 二 氧化 碳 ， － 但 重 整仍 需 消 耗 大 量热 量 ， 时 甲烷 转 化 率 低 ， 化 同 催 剂 因为 积炭 而 失活严 重 。 Ｏ Ｐ Ｍ反 应 制合 成气 的过程
我 国具 有 丰 富 的天 然气 资 源 ， 何 提 高天 然 气 如 的利 用价 值 非常 重要 。目前 天然 气转 化利 用 的 主要 方法 有 两 种 ： 是 直 接转 化 法 【 就 是 不 经 过 合 成 一 】 嗣，
气或 其 它 中 间步 骤将 甲烷直 接 转 化 为化 工 产 品 ， 这
表 １ ＯＭ 反应 的热 力学 平 衡 常数 ｆ Ｐ ’ 司
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利 用 的 主要 途 径 ，研 究 和 开 发 制 备 合 成 气 的新 工 艺， 寻找 和 改进 催 化剂 是 天然 气 综 合 利用 的关 键 和
为：
Ｃ ４１ ０ ＿ Ｏ Ｈ （ 为 Ｃ ） Ｈ ＋ ／ ： ＋Ｃ ＋ ２ 应 ２ Ｏ △ 螂Ｋ．５７Ｊ ｔ ｌ ＿３ ． ・ ｏ ｋ ｏ 。
表２Ｐ ＯＭ 反应 不 同温度 下的热 力学 平衡转 化率 和选择 性
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中图分类号：Ｑ０２ ０６３ Ｔ ３ ４
文献标识码： Ａ
文章编号：０１ ２９ ０ １０ － －６ １０・ １（ １ ）５ ７ ９ ２ ６０ 可直接 用 于 甲醇合 成 和 ＦＴ合 成 。与水蒸 汽重 整法 — 相 比 ，该 过 程 具 有 能 耗低 ，可在 较 低 温 度 （５ ～ ７０ ８ ０１ 下达 到 ９ ％以上 的平 衡转 化率 ， 应 速率 比 ０ ＇） ２ ０ 反
１ 甲烷部分 氧化热力学 和动力 学分析
甲烷 部分 氧化 反应 （Ｏ Ｐ Ｍ反 应） 个 温和 的放 是一
热反 应 。表 １给 出了 Ｐ Ｍ 反应 的热力 学平 衡 常数 ， Ｏ 从 表 ｌ中可 以看 出 ， 衡 常数 随 温度 的升 高 而有 所 平 减 小 ， 变 化 幅 度 不 大 ， 且 不 同 温度 的平 衡 常 数 但 并 都很 大 ， 以认 为 反应 是 不 可 逆 的 ， 此 温 度 范 围 可 在 内甲烷都 有较 大 的转化 率 。表 ２给 出了不 同温度 下
核心。
甲烷 转 化 成合 成 气 的方 法有 水 蒸 汽重 整 、 氧 二 化 碳 重整 、 甲烷 部 分 氧化 （ Ｏ 以及 它 们 之 间 的组 Ｐ Ｎ）
合 ［其 中水蒸 汽重 整法 早 已实 现工业 化 。 蒸 汽重 ４ ］ Βιβλιοθήκη Baidu 水
整 网 可 逆 强 吸 热 反应 ， 温 有 利 于 化 学 平 衡 正 向 是 高
第 ５期
余 长 林等 ： 甲烷 催 化部 分 氧化 制合 成 气研 究新进展
６ ７
甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展
余 长 林，周 晓春
（ 江西 理工 大 学材 料 与化学 工 程学 院 ， 西 赣州 ３ １ ０ ） 江 ４ ０ ０
摘 要 ： 绍 了 甲烷 催 化 部 分 氧 化 制合 成 气 的 研 究 现 状 ， 述 了 甲烷 催 化 部 分 氧 化 制 的 反 应 热 力 学 、 力 学 、 应 机 理 、 化 介 综 动 反 催 剂 研 制 等 方 面 的 研 究进 展 ， 点 对 催 化 剂 的 活 性 组 分 、 剂 和 载体 进 行 了评 述 。 为 助 剂 的 掺 杂 改性 和加 强 活 性组 分与 载 体 之 重 助 认 间 相 互 作 用 是 提 高 催 化 剂 活 性 和稳 定 性 的关 键 。 关键 词 ： 甲烷 ； 部分 氧 化 ； 化 剂 ； 力 学 ； 力 学 ； 理 ； 成 气 催 热 动 机 合
个 过 程 包 括 甲烷 氧化 偶 联 制 乙烯 、 乙烷 ， 烷 选 择 甲 性 氧化 制 甲醇 和 甲醛 ，以及 甲烷 无 氧 芳 构 化 等 反
重 整反 应快 １２个 数量 级 ， 在高 空速 （ － 可 一般 在 １５ ０ 数 量 级 ） 反 应 ， 有 反应 器 体 积 小 等 优 点∞ 。 因 下 具 此， 该工 艺备 受 国内外研 究 者 的重视［ 。 ７ －
应 ； 是 间 接转 化 法［ 是 指 先将 甲烷 转 化 为合 成 气 二 ２ １ ， （ Ｏ Ｈ ）再 由合成 气制 备 氨 、 Ｃ ＋ ：， 甲醇 、 乙醇 、 类 燃料 烃 等化 工产 品 。直 接转 化法 中甲烷转 化 率 和产 品收 率
甚 低 ， 期 内难 以实现 工 业化 。间 接 转化 法 是 甲烷 短
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我 国具 有 丰 富 的天 然气 资 源 ， 何 提 高天 然 气 如 的利 用价 值 非常 重要 。目前 天然 气转 化利 用 的 主要 方法 有 两 种 ： 是 直 接转 化 法 【 就 是 不 经 过 合 成 一 】 嗣，
气或 其 它 中 间步 骤将 甲烷直 接 转 化 为化 工 产 品 ， 这
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中图分类号：Ｑ０２ ０６３ Ｔ ３ ４
文献标识码： Ａ
文章编号：０１ ２９ ０ １０ － －６ １０・ １（ １ ）５ ７ ９ ２ ６０ 可直接 用 于 甲醇合 成 和 ＦＴ合 成 。与水蒸 汽重 整法 — 相 比 ，该 过 程 具 有 能 耗低 ，可在 较 低 温 度 （５ ～ ７０ ８ ０１ 下达 到 ９ ％以上 的平 衡转 化率 ， 应 速率 比 ０ ＇） ２ ０ 反
１ 甲烷部分 氧化热力学 和动力 学分析
甲烷 部分 氧化 反应 （Ｏ Ｐ Ｍ反 应） 个 温和 的放 是一
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甲烷 转 化 成合 成 气 的方 法有 水 蒸 汽重 整 、 氧 二 化 碳 重整 、 甲烷 部 分 氧化 （ Ｏ 以及 它 们 之 间 的组 Ｐ Ｎ）
合 ［其 中水蒸 汽重 整法 早 已实 现工业 化 。 蒸 汽重 ４ ］ Βιβλιοθήκη Baidu 水
整 网 可 逆 强 吸 热 反应 ， 温 有 利 于 化 学 平 衡 正 向 是 高
第 ５期
余 长 林等 ： 甲烷 催 化部 分 氧化 制合 成 气研 究新进展
６ ７
甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展
余 长 林，周 晓春
（ 江西 理工 大 学材 料 与化学 工 程学 院 ， 西 赣州 ３ １ ０ ） 江 ４ ０ ０
摘 要 ： 绍 了 甲烷 催 化 部 分 氧 化 制合 成 气 的 研 究 现 状 ， 述 了 甲烷 催 化 部 分 氧 化 制 的 反 应 热 力 学 、 力 学 、 应 机 理 、 化 介 综 动 反 催 剂 研 制 等 方 面 的 研 究进 展 ， 点 对 催 化 剂 的 活 性 组 分 、 剂 和 载体 进 行 了评 述 。 为 助 剂 的 掺 杂 改性 和加 强 活 性组 分与 载 体 之 重 助 认 间 相 互 作 用 是 提 高 催 化 剂 活 性 和稳 定 性 的关 键 。 关键 词 ： 甲烷 ； 部分 氧 化 ； 化 剂 ； 力 学 ； 力 学 ； 理 ； 成 气 催 热 动 机 合
个 过 程 包 括 甲烷 氧化 偶 联 制 乙烯 、 乙烷 ， 烷 选 择 甲 性 氧化 制 甲醇 和 甲醛 ，以及 甲烷 无 氧 芳 构 化 等 反
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应 ； 是 间 接转 化 法［ 是 指 先将 甲烷 转 化 为合 成 气 二 ２ １ ， （ Ｏ Ｈ ）再 由合成 气制 备 氨 、 Ｃ ＋ ：， 甲醇 、 乙醇 、 类 燃料 烃 等化 工产 品 。直 接转 化法 中甲烷转 化 率 和产 品收 率
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