资源描述：
《甲烷催化转化新进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第30卷第2期山西化工Vol.30No.22010年4月SHANXICHEMICALINDUSTRYApr.2010综述与论坛甲烷催化转化新进展王芳,吕永康(太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室,山西太原030024)摘要:甲烷的合理利用是最近10年的研究重点。概括了甲烷的主要来源和利用现状,重点介绍了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:TQ522.61文献标识码:A文章编号:100427050(2010)0220036203煤气及发电外,还有约1/3的富余煤气,这部分焦炉引言煤气
2、就成为待利用的资源。但是,由于焦炉煤气中甲烷是天然气的主要成分。随着天然气在世界的甲烷产生的温室效应要比二氧化碳大几十倍,其能源结构中的比例日趋增大,对甲烷的加工利用愈破坏臭氧层的能力也与氟利昂类似。所以,焦炉煤来愈受到重视。未来10年,全世界天然气消费增长气的充分利用成为环境保护的需要。率每年将保持在3.9%左右,发展速度将超过石油、甲烷水合物,即天然气水合物,是甲烷的另外一煤炭等其他能源;在全球能源结构中,天然气消费量个潜在来源,它是由水分子和天然气分子在一定温占一次性能源消费量的比例将从现在的23.8%提度和压力下形成的似冰
3、雪状结晶化合物,又称为可高到35.0%。目前,我国天然气的开采和利用尚处燃冰。可燃冰是一种不同于常规油气的清洁环保、3于初级阶段,产量仅为300多亿m/a。甲烷作为化储量丰富的新型能源。据国际地质勘探组织估算,工原料主要限于生产合成氨、甲醇及其衍生物,其用目前,天然气化合物含甲烷资源占全球煤、石油和天量占天然气消耗量的5%～7%。对此,我国提出在然气甲烷资源的53%,其总能量是所有煤、天然气、21世纪大力发展天然气,并与石油和煤的开发利用石油等化石燃料能量总和的2倍～3倍。我国的甲形成互补。可见,天然气工业将在我国21世纪的能烷水
4、合物资源量虽未完全探明,但已经发现,我国领源战略中占有举足轻重的地位。海及专属经济区具备甲烷水合物形成的地质构造和炼焦过程中产生的副产物焦炉煤气也是甲烷气物源条件,具备良好的找矿前景,而且在我国南海北体的重要来源。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成,同部等海域有存在天然气水合物矿藏的可能性。有专时含有少量一氧化碳、二氧化碳、氧气、氮气、硫化氢家认为,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[1]源和实现可持续发展起到重要的作用。以3亿t/a的日益加
5、剧,成为当代地球科学研究和能源工业发3焦炭计算,在煤焦化过程中可副产1350亿m/a焦展的一大热点。炉煤气。其中,除部分回焦炉自身加热和用作城市综上所述,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,将甲烷直收稿日期:2010203217接转化成合成气和液体燃料的研究,具有巨大的经作者简介:王芳,女,1984年出生,太原理工大学在读硕士研究生。济价值和战略意义。研究方向:甲烷二氧化碳重整。2010年4月王芳等,甲烷催化转化新进展·37·重整制得。从1926年开发应用至今,已经对此工艺1甲烷催化转化制合成气的
6、主要途径做过许多方面的改进,大量地用于氢的工业生产。甲烷作为化工原料生产化学品有直接转化和间甲烷水蒸气重整反应是可逆吸热反应,一般需[224]接转化2种途径。直接转化是将甲烷直接转化在高温下进行,同时伴随着水煤气变换反应的发生。为工业上需求的产品,包括甲烷氧化偶联制乙催化剂一般采用添加有助剂的Ni/Al2O3催化剂。[5]烷、乙烯,甲烷选择性氧化制甲醇、甲醛等以及甲若要从催化剂表面加速去炭,可在反应进料中采用[628][13]烷无氧芳构化等反应。直接转化法中,甲烷转化过量的水蒸气。甲烷水蒸气转化制得的合成气率和产品收率低,短期内无
7、法实现工业化。间接转进入水气置换反应器,经过高低温变换反应把CO[14,15]化法是将甲烷转化成合成气,进而合成氨、甲醇、乙转化为CO2和额外的氢气,可提高氢气产率。醇等化工产品。目前,甲烷的大规模利用主要依赖此反应的缺点是,在目前使用的催化剂条件下,设备于间接转化法。投资和能耗高,单程转化率较低。甲烷分子的活化是甲烷转化利用的基础,无论1.2甲烷部分氧化(partialoxidationofmethane,是何种转化,都必须经过甲烷的活化。甲烷是最简POM)单的烷烃,甲烷分子中4个氢原子的地位完全相同,进入20世纪90年代以后,
8、甲烷部分氧化制合用其他原子取代其中任何1个原子,只能形成1个成气成为关注的焦点。该反应是温和的放热反应,取代甲烷。甲烷分子具有正四面体的空间结构,这见反应式(1)。种稳定的正四面体结构决定了甲烷化学性质的不活CH4+1/2O2CO+2H2(ΔH=-
