甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展.pdfVIP

第 41卷，第 1期 安 徽 化 工 Vo1．41，No．1 ，’1 Feb．2015 zl 2015年 2月 ANHUICHEMICAL INDUSTRY 甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展 周 敏，薛茹君，陈春阳，程淑芬 (安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南232001) 摘要：甲烷重整是制取合成气的重要方法之一，催化剂是重整工艺中的重要组成部分。综合国内外的研究现状，详细论述了甲烷重整反 应的几种不同的途径 ，并针对不同的途径介绍了其反应机理以及催化剂的组成。 关键词 ：甲烷重整；合成气；催化剂 doi：10．3969~．issn．1008-553X．2015．01．004 中图分类号：0623．11 文献标识码：A 文章编号：1008—553X(2015)01—0021—04 1引言 2 甲烷重整反应的机理 甲烷是天然气的主要成分 ，约 占到90％。由于 甲烷 2．1 甲烷水蒸气重整机理 分子的化学性质十分稳定，很难将其直接转化为其他化 在 20世纪 60～70年代就有不少文献报道关于 甲烷 工产品。目前，甲烷转化的主要方式为间接转化：即先将 水蒸气重整机理的研究，主要包括产生合成气和水气置 甲烷转化为合成气 (HJCO)，然后再通过 F—T合成等方 换两部分 罔，反应原理分别为：CH4+H2O=CO+3HlAH298= 式转化为其他重要的化工产品。 205．7KJ／mo1)以及 CO+H2O=CO2+H △H298=一4lKJ／Hlo1)。 合成气是一种重要的化工原料，在化学化工的领域 还有文献认为7[1，在400～900~C时，甲烷和水蒸气在催 中具有广泛应用，可用于液体燃料的合成，也可以通过 化剂表面解离为CHx(ad)和原子氧，并且吸附在催化剂 F—T合成等方式制备氨、甲醇等一系列重要的化工原料 的表面，然后各组分之间进行反应，最终生成的产物是 和产品_1．21。如表 1所示，目前 甲烷主要通过以下几种途 CO、CO2、H2。 径重整制合成气3[】：即甲烷水蒸气重整 (SRM)、甲烷部分 甲烷水蒸气重整反应是一个强吸热过程。该反应的 氧化(POM)、甲烷二氧化碳重整 (CDR)。 条件为l8l：温度通常在 750—920oC、压力2~3MPa、水碳比 表 1甲烷重整制合成气的主要途径 2．5～3。反应过程中所需要的热量可以由甲烷燃烧提供。 该过程制得合成气的体积比为：H：：C0=3：1。此外 ，镍 基催化剂是反应过程 中最常用的催化剂，为防止催化剂 积碳 ，工业上常常提高水碳比，即在反应过程中通入过 量的水蒸气，但这样会±I~I ．ca邑耗，导致反应效率降低9[1。 SRM首次得到应用 是在 1926年 ，但是由于此反 2．2 甲烷部分氧化重整机理 应的能耗较高，反应条件比较苛刻 ，且生成的H#CO的 甲烷部分氧化反应是一个温和的放热过程，其反应 比例过大，因而在化工生产过程中没有得到广泛应用。 原理为：CH+I／202=CO+2H AH29{{一35．5KJ／mo1)，该过程 POM的反应过程中需要消耗氧气，且反应速率过快 ，导 的反应十分复杂，且会发生很多副反应。目前，关于 甲烷 致反应条件难 以控制