资源描述：
《甲烷直接转化研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第16卷第4期化 学 进 展Vol.16No.42004年7月PROGRESSINCHEMISTRYJuly,2004甲烷直接转化研究进展3王 华 刘中民(中国科学院大连化学物理研究所天然气化工与应用催化研究室 大连116023)摘 要 本文对甲烷直接活化转化制化学品进行了综述,详细介绍了甲烷部分氧化制C1含氧化合物、甲烷氧化偶联制乙烯和乙烷以及甲烷无氧芳构化的最新研究进展。关键词 甲烷 直接转化 部分氧化 氧化偶联 脱氢芳构化中图分类号:O64313;TE64文献标识码:A文章编号:10052281X(2004)0420593210ProgressinDirectConve
2、rsionofMethane3WangHuaLiuZhongmin(NaturalGasUtilization&AppliedCatalysisLaboratory,DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)AbstractTheprogressindirectconversionofmethanetochemicalsisreviewed.Thepartialoxidationofmethanetomethanolandformaldehyde,theoxidat
3、ivecouplingofmethanetoethaeneandethylene,andthedehydro2aromatizationofmethaneundernon2oxidativeconditionsarediscussedindetail.Keywordsmethane;directconversion;partialoxidation;oxidativecoupling;dehydro2aromatization 自然界蕴藏有丰富的天然气资源。目前,天然大的挑战,它吸引众多的科学家进行着大量的研究。气作为化工原料主要用于合成氨、甲醇及其衍生物,本文将从甲烷部分
4、氧化、甲烷氧化偶联以及甲烷无其用量仅占天然气消耗量的5%—7%。可见,作为氧芳构化等方面对甲烷直接转化的研究进展进行化工原料它还无法与石油相比。但由于天然气储量综述。远远超过石油储量,从长远发展看,随着石油资源的减少和开采难度加大,天然气对石油相对价格的下一、甲烷部分氧化制C1含氧化合物跌以及天然气化工技术的进步,天然气有可能在21在众多的甲烷直接转化技术中,甲烷部分氧化世纪取代石油成为主要能源和化工原料。甲烷是天制C1含氧化合物(partialoxidationofmethane,POM)然气的主要成分[1],研究开发甲烷的利用技术是当前被认为是最具工业化潜力的路线,也是研
5、究较多[2—7]国际上的热门课题之一。目前,甲烷的化学利用比的方向。由于目的产物甲醇和甲醛的氧化速度较成熟的还是间接转化法,即先从甲烷制合成气,再要比原料甲烷的氧化速度快得多,导致反应选择性由合成气合成各种化工原料及油品。间接法流程复的降低。为了抑制CO和CO2的生成,提高反应选[8—12]杂、能耗大、生产成本高,投资也比较大。由于甲烷择性,各国研究人员在这方面做了大量工作。的直接转化可以一步得到有机化工产品,因此其直11甲烷的多相催化氧化接转化利用更有吸引力。然而,由于甲烷堪称结构(1)分子氧为氧化剂的POM[13—20]最稳定的有机分子,它的活化要比其他烃类困难,特甲烷的
6、高压氧化被认为是自由基引发的别是希望得到的转化产物的化学活性往往比甲烷分链式反应,对反应器的材质、形状、物料在反应器内子高得多。如何实现甲烷的定向高效转化是一个巨停留时间以及产物是否及时从反应中分离等都对反收稿:2003年5月,收修改稿:2003年7月3通讯联系人e2mail:liuzm@dicp.ac.cn·594·化 学 进 展第16卷[33,50]应选择性有较大影响。在反应温度450—500℃,反和甲醇收率。在反应体系中引入H2,对反应收[6,49,51]应压力30—60bar的条件下,可以使甲烷转化率达率的提高有所帮助。[15,17—20]5%—10%,甲醇选择性30
7、%—40%。最近,总体说来,以分子氧为氧化剂的甲烷催化氧化[21]Bjorklund等人报道在专门设计的反应器中,可以过程,虽然可以获得一定量的甲醛,但甲醇的生成量在477℃、10MPa压力、CH4PO2=16的反应条件下,却非常少。使甲烷转化率达50%,甲醇收率高达25%。(2)NOx存在下的POM在常压反应中,不同催化剂的催化性能则有较1984年,Liu等人[52]将N2O引入甲烷催化氧化大差异。表1中列出一些典型POM过程。在大部过程中,在MoO3PSiO2催化剂上,甲醇选择性有了很分过程中,反应
