甲烷催化部分氧化制合成气的研究进展

文章叙述了甲烷催化部分氧化制合成气研究的进展情况。介绍了两种主要的反应机理：间接反应机理和直接反应机理;对负载型镍系催化剂的研究现状进行了叙述,并简单介绍了非负载型催化剂;另外还对固定床、流化床、膜反应器以及一些新开发的反应器的特点进行了讨论。     

甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展

天然气是一种前景广阔的清洁燃料,甲烷作为天然气的主要成分,其高效利用具有重要的现实意义。在众多甲烷转化途径中,甲烷催化部分氧化（CPOM）具有能耗低、合成气组分适宜、反应迅速等优势。本文简要介绍了CPOM反应机理,即直接氧化机理和燃烧-重整机理;重点综述了过渡金属、贵金属、双金属和钙钛矿这四类CPOM催化剂的研究现状;分析了反应温度、反应气体碳氧比和反应空速对CPOM反应特性的影响;阐述了积炭和烧结这两种催化剂失活的主要原因及应对措施。根据研究结果可知,通过选取合适的催化剂组分、采用优化的制备方法、精确控制催化剂活性组分分布和微观结构等措施,可以保证更多的有效活性位更稳定地暴露在催化剂表面,以此提高催化性能（包括甲烷转化率、合成气选择性、合成气生成率、反应稳定性等）。最后指出了对CPOM催化剂微观结构的合理设计与可控制备以及对CPOM反应机理的深入研究仍将是今后关注的重点。     

甲烷部分氧化制合成气催化剂的研究进展

甲烷部分氧化（POM）反应制合成气是化学利用甲烷的有效途径之一。研究表明,甲烷部分氧化反应的工艺有能耗低和反应速率较快等优点,而且所得的H2和CO的比例适于合成甲醇等工业化学品。在该工艺过程中,所需反应容器体积小,反应效率高,可大幅度降低制备合成气的成本。开发POM反应的高效催化剂是进一步提高反应效率、实现工业化的关键途径,因此,是当前国际催化领域研究的热门课题之一。本文主要介绍了传统的金属负载型催化剂和金属氧化物催化剂用于POM反应的研究进展。     

甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的研究进展

叙述了甲烷催化部分氧化制合成气催化剂的最新研究进展,包括含钴的钙钛矿、碳化钼、碳化、Ｎｉ／α－Ａｌ２Ｏ３,Ｐｔ－Ｎｉ／α－Ａｌ２Ｏ３、ｌａＯ３＿ＮｉＯ／Ａｌ２Ｏ３等。     

催化部分氧化甲烷制合成气的平衡热力学研究

The catalytic partial oxidation of methane to syngas (CO H2) has been simulated thermodynamically with the advanced process simulator PRO/Ⅱ. The influences of temperature,pressure,CH4/O2 ratio and steam addition in feed gas on the conversion of CH4 selectively to syngas and heat duty required were investigated, and their effects on carbon formation were also discussed. The simulation results were in good agreement with the literature data taken from a spouted bed reactor.     

甲烷部分氧化制合成气催化剂的研究进展

综述了甲烷部分氧化制合成气的研究意义和现状，从金属活性组分，载体效应，载量选择，助剂添加和制备方法等因素对催化剂活性的影响及研究进行了系统。结合本课题组的研究结果及文献报道，分析了Ni基催化剂的失活特性，并提出使用等离子体技术对Ni基催化剂进行改笥处理，以提高其催化稳定性的技术展望。     

甲烷部分氧化制合成气的研究进展

综述了近年来甲烷部分氧化制合成气的催化剂，反应机理及活性中心的研究进展及反应中存在的主要问题。     

甲烷空气催化部分氧化制含氮合成气的研究

采用常规的浸渍法制备镍基催化剂,研究了甲烷空气催化部分氧化制备含氮合成气的催化性能,得到了镍含量在8％时部分氧化活性最佳;加入镧助剂使催化剂的活性和选择性达到95．3％和97．5％,通过向体系加入H2O和CO2,可以提高加压条件下甲烷的转化率并抑制催化剂积炭,可以获得n(H2):n(CO）接近２的合成气;催化剂连续使用500h性能稳定。     

甲烷空气催化部分氧化制含氮合成气的研究

采用常规的浸渍法制备了镍基催化剂和经过镧改性的镍基催化剂,研究了甲烷催化部分氧化制备含氮合成气的催化功能,结果说明,镍含量在8％时催化活性达到最好,同时加入镧进行改性后催化剂的活性和选择性有所提高;该催化剂对甲烷空气催化部分氧化制合成气在常压下具有较高的转化率,随压力升高,转化率明显下降,并且积极严重,通过向体系加入H2O和CO2可以提高加压条件下甲烷的转化率并抑制催化剂积碳,还可以获得H2／CO接近2的合成气,满足合成液体燃料的要求。     

甲烷部分氧化制合成气反应的研究

用粒度为5mm的α－Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3为载体，用浸渍法制备了10％（质量）Ni基催化剂。在固定床流动反应器中，在反应温度500－850℃，大空速和不同的CH4／O2摩尔比下，测定了该催化剂用于甲烷部分氧化制合成气的活性和CO选择性。500℃用H2对催化剂还2h后，进行活性测试结果,10%Ni／β-Al2O3、Ni／γ-Al2O3对POM反应无活性，只有10％Niα－Al2O3对POM反应有活性。TPR测试结果表明，这是由于10％Ni／β-Al2O3和Ni／γ-Al2O3催化剂在700℃以下未被还原所致。另外，合成气的生成速率和CO选择尾均随反应温度和空速的增大而增大，并在CH4／O2摩尔比2时有最大值。     

整体型催化剂在天然气部分氧化中的研究进展

由于热量散失和均相反应使直接部分氧化甲烷很难控制,本文介绍了整体型催化剂在天然气部分氧化中的应用,使用整体型催化剂反应可在大空速下自热进行,基本实现干氧化。     

甲烷部分催化氧化合成甲醇和甲醛

本文综述了由甲烷部分催化氧化制甲醇和甲醛研究中所用催化剂的制备条件及催化反应条件,并对用于该反应的催化剂开发和最佳合成工艺条件的选择指出了方向。     

Partial oxidation of methane over platinum metal gauze

The partial oxidation of methane to synthesis gas has been studied over a platinum gauze catalyst. The experiments were carried out at atmospheric pressure with a single gauze in a quartz reactor heated in an electric furnace. The furnace temperature was varied in the range 200–900°C and the space time in the range 0.00021–0.00042 s. The feed consisted of a mixture of CH₄O₂Ar2110 and carbon oxides and water were the main products. Oxygen was only partly consumed and relatively small amounts of hydrogen were formed.     

Brief Overview of the Partial Oxidation of Methane to Synthesis Gas

A review of the main developments in the partial oxidation of methane to synthesis gas since the first paper in 1929 to the present day is given. The reaction is discussed from the view of the thermodynamics; the main catalysts studied for the reaction are summarised, and the reaction mechanism is discussed. The review is not comprehensive, but it is designed to provide a general background to the most important developments in the field.     

Partial oxidation of methane to synthesis gas over Rh-hexaaluminate-based catalysts

The partial oxidation of methane to synthesis gas over catalysts consisting of Rh supported on hexaaluminates (BaAl₁₂O₁₉, CaAl₁₂O₁₉ and SrAl₁₂O₁₉) was investigated at atmospheric pressure and high reactant dilution in order to compare their performances within the kinetic-controlling regime. Comparison with the results obtained over a commercial Rh/-Al₂O₃ system indicates that hexaaluminate catalysts are active and selective in this reaction. Despite of the higher surface area of the support, hexaaluminate-supported catalysts were found less stable, active and selective than an -Al₂O₃-supported catalyst.     

甲烷液相部分氧化合成甲醇过程研究

以碘系列化合物为催化剂,在发烟硫酸溶剂中进行了甲烷液相选择性氧化制取甲醇。考察了催化剂种类、用量、反应温度、发烟硫酸浓度等工艺条件对反应收率的影响,探讨了甲烷液相选择性氧化的催化机理以及发烟硫酸中 SO3 含量的作用。实验结果表明,甲烷液相部分氧化的最佳催化剂为 I2,最佳的工艺条件为催化剂浓度为0.099 mol?L?1、反应温度 473K、发烟硫酸(SO350%(wt))、反应时间 3h。 在此条件下,甲烷转化的转化率可达 82.65%,选择性可达 70.43%。机理研究表明,甲烷在部分氧化反应中首先转化为硫酸单甲酯,然后进一步水解得到甲醇, 反应遵循亲电取代机理。发烟硫酸中的游离 SO3的作用就在于提供较好的亲电环境、反应的氧源以及亲核试剂。