甲烷催化转化新进展

煤气及发电外 ， 还有约 １３ ／ 的富余煤气 ， 这部分焦炉 煤气就成为待利用 的资源。但是， 由于焦炉煤气中
的甲烷产 生 的温室效 应 要 Ｉ－氧化 碳 大几 十倍 ， ： Ｌ 其 破坏 臭氧层 的能力 也 与氟 利 昂类 似 。所 以 ， 炉煤 焦
来愈受到重视。未来 ｌ 年 ， Ｏ 全世界天然气消费增长 率每年将保持在 ３９ ．％左右 ， 发展速度将超过石油、 煤炭 等其他 能源 ； 全球能 源结构 中 ， 在 天然气 消费量
炼焦过程中产生的副产物焦炉煤气也是甲烷气 体的重要来源。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成 ， 同
时含有少量一 氧化 碳 、 氧化 碳 、 二 氧气 、 氮气 、 硫化氢
部等海域有存在天然气水合物矿藏的可能性。有专
家认为， 一旦该能源得到开采， 将使人类的燃料使用 和其他烃类 ， 对其充分利用将对环境保护、 合理利用资 延长几个世纪。甲烷水合物研究 已经随着能源短缺 源和实现可持续发展起到重要的作用ｕ。以 ３ ｔ 的 日益加剧 ， Ｊ 亿 ／ ａ 成为当代地球科学研究和能源工业发 焦炭计算 ， 在煤焦化过程中可副产 １ ５ ０亿 ｍ ／ 焦 ３ ａ 炉煤气。其 中， 除部分 回焦炉 自身加热和用作城市
化法是将 甲烷 转 化 成合 成气 ， 而 合 成 氨 、 进 甲醇 、 乙
重 整制 得 。从 １２ 开发应 用 至今 ， ９６年 已经 对此 工 艺
做过许多方面的改进 ， 大量地用于氢的工业生产。 甲烷水蒸气重整反应是可逆吸热反应 ， 一般需 在高温下进行 ， 同时伴随着水煤气变换反应的发生。 催化剂一 般采用 添加有 助剂 的 Ｎ／ Ｉ ， 化剂。 ｉ ： 催 Ａ０ 若 要从 催 化剂表 面 加速 去 炭 ， 可在 反 应 进 料 中采用
过量的水蒸气ｕ 引。甲烷 水蒸气转化制得 的合成气
进入水气置换 反应 器， 经过 高低温变换反应 把 Ｃ Ｏ 转化为 Ｃ Ｏ 和额外 的氢气 ， 可提高氢气产率¨，】 。 此反应的缺点是 ， 目前使用的催化剂条件下 ， 在 设备 投 资和 能耗 高 ， 程转 化率 较低 。 单
目 ， 前 天然气化合物含甲烷资源 占全球煤 、 石油和天 然气 甲烷资源的 ５％ ， ３ 其总能量是所有煤、 天然气、
石油等化石燃料能量总和的 ２ ～ 倍。我 国的甲 倍 ３ 烷水 合物 资源量 虽未完全 探 明 ， 已经发 现 ， 国领 但 我 海及专属经济区具备甲烷水合物形成的地质构造和 物源条件 ， 具备 良好的找矿前景 ， 而且在我国南海北
第３ Ｏ卷第 ２期
２１ ００年 ４月
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工原料主要限于生产合成氨 、 甲醇及其衍生物 ， 其用
量 占天然气 消耗量 的 ５ 一 ％ 。对此 ， 国提 出在 ％ ７ 我 ２ 世 纪大力 发展 天然气 ， 与 石油 和煤 的开 发 利用 ｌ 并 形成互 补 。可 见 ， 然气工业 将在 我国 ２ 世 纪的能 天 １ 源战 略中 占有举 足轻 重 的地 位 。
接转化成合成气和液体燃料的研究 ， 具有巨大 的经
济价值和战略意义。
２ １ ４月 ０ ０年
王
芳等 。 甲烷催化转化 新进展
・３ ７・
１ 甲烷催 化转化制合成气 的主要途径
甲烷作为化工原料生产化学品有直接转化和间 接转化 ２种 途 径 ４。直 接转 化 是 将 甲烷 直 接 转 化 。 为工 业 上需 求 的产 品， 括 甲烷 氧化 偶 联 制 乙 包 烷 Ｊ乙烯 ， 、 甲烷选 择性 氧化 制 甲醇 、 甲醛 等 以及 甲 烷无氧芳构化等反应【 ６ 引。直接转化法 中， 甲烷转化 率和产品收率低 ， 短期 内无法实现工业化。间接转
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甲烷催化 转 化新 进 展
王 芳 ， 吕永 康
太原 ００ ２ ） ３０ ４
（ 太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点 实验 室， 山西
摘 要： 甲烷 的合理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用是最近 １ ０年的研究重点 。概括了 甲烷 的主要 来源和利用现状 ， 点介 绍了 重
占一 次性能 源 消 费量 的 比例将 从 现 在 的 ２ ．％ 提 ３８ 高到 ３ ．％。 目 ， ５０ 前 我国天然气的开采和利用 尚处 于初级阶段 ， 产量仅为 ３０多亿 ｍ ／ 。甲烷作为化 ０ ａ
气的充分利用成为环境保护的需要。 甲烷水合物， 即天然气水合物， 是甲烷的另外一 个潜 在来 源 ， 是 由水 分 子 和天 然 气分 子 在 一定 温 它 度 和压力 下形成 的似冰 雪状 结 晶化 合 物 ， 又称 为可 燃冰 。可燃 冰是 一 种不 同 于常 规 油气 的清洁 环 保 、 储量丰富的新型能源。据国际地质勘探组织估算 ，
甲烷催化转化制合 成气 的研究进展 。
关键词 ： 甲烷 ； 催化转化 ； 合成气
中图分类号 ：Ｑ ２ ． １ Ｔ ５２ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０４７５ （００ ０ －０６０ １０ －０ ０ ２ １ ）２０ ３ －３
引 言
甲烷是 天然气 的主要成 分 。随着天然气 在世界 能源 结构 中的 比例 日趋增 大 ， 甲烷 的加 工 利 用愈 对
收稿 日期 ： １ － － ２ ０ ３１ ０ ０ ７
作者简介 ： 王芳 ， ，９４年 出生 ， 女 １８ 太原 理工 大学在读 硕 士研究 生。 研究方向 ： 甲烷二氧化碳 重整 。
展 的一大热 点 。
综上所述， 在石油资源 日 益减少、 我国的能源消 耗又 日益增加的今天， 充分利用甲烷资源 ， 将甲烷直