甲烷直接转化研究进展

甲烷是天然气、沼气及可燃冰的主要成分,在世界范围内具有广泛的分布和巨大的储量,但目前为止甲烷的使用仍以燃烧的方式为主。如何将储量巨大的甲烷资源转化为具有更高经济附加值的产品具有重要的意义。综述了在多相催化中常见的甲烷直接转化反应,包括甲烷氧化偶联、甲烷无氧芳构化、甲烷无氧制乙烯和甲烷选择性氧化制甲醇/甲醛等当前的研究热点,并对其未来发展进行了展望。     

甲烷直接转化的淅进展

本文扼要介绍了甲烷直接转化3个方面的新进展：过渡金属盐及其配位络合物;化学模拟甲烷氧化酶（MMO）;在异相体系中CH4直接与CO2进行羟基化反应。Hg（Ⅱ）／H2SO4和Pt（Ⅱ）配位络合物／H2SO4这两个均相催化体系的实验室研究结果表明,CH4转化率超过90％以,生成CH3OH的选择性超过80％,硫酸甲酯的单程产率达到70％以上。但在工程开发前,必须解决定这两个体系在动力学上的局限性。Rh（Ⅱ）配位络合物／光催化和化学模拟酶MMO这两个体系尚处于探索阶段。但由于在这两个体系中,CH4的直接率可在常温、常压下进行,其潜在的工业价值甚大。CH4与CO2反应直接制醋酸的研究也仅刚刚开始,但除经济效益外,此反应对环境保护的重要意义不容忽视。     

离子液体用于甲烷直接转化的研究

合成了5种酸性离子液体,以PdCl2为催化剂、K2S2O8为氧化剂、离子液体、三氟乙酸(TFA)和三氟乙酸酐(TFAA)为介质作为甲烷直接转化体系。讨论了离子液体对甲烷转化率的影响,并考察了离子液体在甲烷直接转化过程中的稳定性。利用GC、GC-MS和FTIR等仪器对反应产物进行分析。研究结果表明:离子液体[mim]+HSO4-在甲烷转化体系中能够稳定存在,并可以提高催化剂PdCl2的活性,二者能够起到一定的协同作用共同促进甲烷转化。     

甲烷在离子液中直接转化为甲醇

美国加利福尼亚理工学院（California Institute of Technology）的Yongchun Tang等在开发一种甲烷在离子液中直接转化为甲醇的新技术。过去十年，低温直接甲烷转化已显示出巨大的吸引力。Yongchun Tang等认为使用离子液有可能是将天然气转化为甲醇的工业过程的关键。他们开发了新的由无机铂盐和氧化物以及离子液组成的三元系统，新的离子液系统与目前的甲烷转化为甲醇过程相比显示出有明显的改进。     

甲烷直接转化制高值化学品的研究进展

由甲烷直接转化制高值化学品(如烯烃、芳烃等)是天然气利用的理想途径和终极目标,可为后石油时代多元化的化学品供应提供一个替代方案,但甲烷直接转化极具挑战,至今尚未实现应用,其关键问题在于C—H键活化和可控C—C偶联。综述了甲烷直接转化的3条重要的反应路径:氧化偶联制乙烯(OCM)、无氧芳构化制芳烃(MDA)以及无氧直接制烯烃、芳烃和氢气(MTOAH)的研究进展,并讨论了各路径的优缺点、应用前景及面临的主要挑战。尽管OCM、MDA和MTOAH技术在新催化剂研制、活性位确定和催化剂优化等方面已经取得了显著进展,但催化剂的选择性和稳定性仍需进一步优化,机理研究仍需进一步深入,以指导高选择性和高稳定性催化剂的设计和合成。     

陶氏化学加快开发甲烷直接转化为烯烃技术

陶氏化学公司最近宣布，将投资超过640万美元加快开发甲烷直接转化为烯烃和烯烃前身物技术。以挪威大学和Cardiff大学牵头的科学研究团队也将进行为期3年的研究。约100所大学、研究院和公司于2007年3月起也纷纷针对陶氏化学公司的课题进行研究。采用其他方法而不是化费较高的合成气化学方法将甲烷转化为乙烯、丙烯或其前身物，正在受到极大的关注。     

低碳烷烃直接转化技术进展

21世纪低碳烷烃作为石油的替代物用作化工原料将扮演越来越重要的角色。本文介绍了甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃直接转化制取各种化工原料和燃料的技术进展。     

甲烷直接转化及制合成气研究新进展

介绍了近年来甲烷活化转化的研究进展概况,包括甲烷氧化偶联制乙烯、甲烷直接氧化制甲醇/甲醛和甲烷重整制合成气。     

甲烷制汽油工艺将工业化

Synfuels国际公司计划通过与科威特的Aref能源控股公司新形成的合伙企业，在科威特将其专利气液转化（GTL）工艺工业化。相比Fisher—Tropsch技术，该工艺将生产一种高辛烷值汽油掺混物，而不是用于柴油燃料的石蜡链烷烃。在两年内，这两合作者期待将开始运转—套将大约5千万标准立方英尺／天的天然气转化成3800-4000桶／天的汽油掺混原料。     

陶氏化学加快开发甲烷直接转化为烯烃技术

陶氏化学公司于2008年1月底宣布，投资超过640万美元，以加快开发甲烷直接转化为工业上重要的烯烃和烯烃前身物技术。     

三菱化学公司由甲烷直接合成苯

日本三菱化学公司首次在世界上确定了由焦炉气（COG）和装置废气中所含的二氧化碳生产苯和氢气的工艺。该公司计划基于该工艺早在2008年开始建造一套150～250kt／a的工业化苯生产装置。     

甲烷的液相活化转化研究进展

综述了200℃以下甲烷在液相中直接活化生成甲醇、乙酸及甲磺酸的研究进展和相关的甲烷液相转化机理;指出后续研究中解决对环境有害的溶剂的替代以及催化剂的回收利用两大难题,将大大促进甲烷的液相转化向应用发展,从而更好地实现天然气在化工生产中的作用。