合成天然氣過(guò)程中甲烷化催化劑的研究進(jìn)展

關(guān)鍵詞：合成天然氣；甲烷；催化劑；建議

 引言

        天然氣的有效使用改善了煤氣中毒問(wèn)題對(duì)人們生命安全的危害和污染問(wèn)題對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。在實(shí)踐合成天然氣的技術(shù)中，具體使用了CO-甲烷化技術(shù)的操作。其中該操作的核心反應(yīng)是利用CO+3H₂→CH₄+H₂O，但是由于該操作中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，且多伴隨有具有還原性的C，容易引發(fā)副反應(yīng)而導(dǎo)致甲烷物質(zhì)發(fā)生裂解。因此需要重視該技術(shù)的應(yīng)用方法和應(yīng)用設(shè)計(jì)。

 1.甲烷化催化劑的技術(shù)運(yùn)用分析

        目前在國(guó)內(nèi)所使用的甲烷化催化劑技術(shù)，主要是應(yīng)用于合成天然氣的產(chǎn)業(yè)為根本，在過(guò)程中多應(yīng)用了歐洲公司中關(guān)于高溫甲烷化的操作流程?，F(xiàn)階段我國(guó)仍是用煤大國(guó)，特別是在南方諸多地區(qū)根本不適合通入天然氣技術(shù)。因此需要基于國(guó)外對(duì)甲烷化催化劑技術(shù)的拓展進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，將天然氣的逐步引入各家各戶當(dāng)中，這對(duì)于我國(guó)的發(fā)展也有著積極的意義。

2. 技術(shù)運(yùn)用進(jìn)展及創(chuàng)新

        2.1 載體運(yùn)用分析

        在單一載體的使用過(guò)程中，主要是以氧化物作為核心催化劑，有效拓展γ- Al₂O₃、二氧化硅、二氧化銻等物質(zhì)作為負(fù)載支持物。

        在γ- Al₂O₃使用過(guò)程中，主要是由于該物質(zhì)的物理性質(zhì)（熔點(diǎn)高、耐熱性）較好，因此該物質(zhì)能夠有效提高催化劑的酶活性，實(shí)際過(guò)程中通常會(huì)使用金屬鎳作為附加物質(zhì)，提高金屬的活性。但隨著溫度的不斷升高容易促使鎳金屬發(fā)生“高溫失活”現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致γ-Al2O3的穩(wěn)定性不能得到系統(tǒng)的保證。

        在二氧化硅物質(zhì)的使用過(guò)程中，主要是由于Si物質(zhì)較為特殊的非金屬性質(zhì)，進(jìn)而促使在后期操作容易促使孔結(jié)構(gòu)的生成。同時(shí)Si物質(zhì)也具有一定的金屬性質(zhì)，能夠有效地提高載體對(duì)高溫的抗性和腐蝕性的抗性。在實(shí)際使用過(guò)程中二氧化硅能夠有效避免與添加金屬的反應(yīng)，進(jìn)而在過(guò)程中提高了粒子的分散距離。因此使用二氧化硅作為催化載體時(shí)，需要注意其孔位的關(guān)系，但是在實(shí)際應(yīng)用中需要避免該物質(zhì)與金屬的間距大小，進(jìn)而有效地保證金屬的活性和催化劑的酶活性[1]。

        在復(fù)合載體的運(yùn)用過(guò)程中，能夠有效單一載體溫控問(wèn)題、粒子間距問(wèn)題等方面的劣勢(shì)，運(yùn)用合理的模式提高了載體的酶活性。在拓展ZrO₂-Al₂O₃物質(zhì)與實(shí)際操作的應(yīng)用中，其主要應(yīng)用三氧化二鋁的中Al³⁺還原性質(zhì)較好的特點(diǎn)并結(jié)合ZrO₂物質(zhì)的作用下加大了載體的還原性能。同時(shí)可以將ZrO₂物質(zhì)變更為T(mén)iO₂，也可以強(qiáng)化載體之間的化學(xué)作用。因此需要在實(shí)踐操作中改善單一載體的劣勢(shì)現(xiàn)象，將新型、可復(fù)合型的物質(zhì)融入該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展當(dāng)中，能夠有效提高產(chǎn)業(yè)的基本產(chǎn)量。

        2.2 催化劑運(yùn)用的分析

        在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，催化劑的使用能夠加快反應(yīng)的進(jìn)行，因此合理的選用在操作運(yùn)用的催化劑也是該操作應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題。就元素周期表的金屬元素來(lái)說(shuō)，過(guò)渡金屬能過(guò)有效滿足催化的作用。在操作中具體使用28號(hào)金屬Ni、77號(hào)金屬I(mǎi)r、46號(hào)金屬Pd和44號(hào)金屬Ru。在實(shí)際應(yīng)用中金屬釕（Ru）能夠在307℃的溫度下進(jìn)行反應(yīng)。在此過(guò)程中反應(yīng)物中的一氧化碳能過(guò)在高溫的環(huán)境下全部轉(zhuǎn)化為CH₄物質(zhì)，從本質(zhì)中提高了反應(yīng)的基本效率。但是該金屬的應(yīng)用操作和成本支出較高，因此該金屬在實(shí)際操作中運(yùn)用的相對(duì)較少。

        2.3 助劑的運(yùn)用分析

        現(xiàn)價(jià)段合成天然氣的操作中，不可避免將助劑進(jìn)行有效添加，從根本上提高反應(yīng)的催化現(xiàn)象和機(jī)器的使用壽命。在實(shí)際操作中助劑能夠有效控制金屬Ni的金屬活性，有利于防治浸提缺陷的發(fā)生。因此需要將合理的助劑使用于技術(shù)拓展與使用操作中。就現(xiàn)階段的用戶而言，使用晶格缺陷助劑能夠有效的改善金屬在反應(yīng)堆中的酶活性，并能夠提高金屬的積碳性質(zhì)，進(jìn)而有效控制了金屬的分散度，減少了裂解現(xiàn)象的發(fā)生[2]。同時(shí)合理的使用電子助劑也能夠改善sp雜化軌道中金屬的缺陷。在某些報(bào)道中有些學(xué)者使用錳元素作為反應(yīng)助劑，結(jié)合過(guò)渡金屬元素的性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)研，主要是過(guò)渡金屬元素能夠在實(shí)踐過(guò)程中加大催化效率。

        2.4 創(chuàng)新運(yùn)用分析

        需要在未來(lái)的天然氣合成使用的過(guò)程中有效分析各類(lèi)化合物和金屬物質(zhì)的基本性質(zhì)，分析金屬物質(zhì)在各類(lèi)情況中的粒子作用和可能產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行合理的權(quán)衡?？刂品磻?yīng)堆內(nèi)的溫度參數(shù)在320℃左右，有效拓展不同的催化劑、助劑的使用，能夠改善甲烷的催化反應(yīng)。同時(shí)需要拓展氧化鎂的使用，使用不同的堿性金屬也能達(dá)到合理的催化作用，進(jìn)而在實(shí)際操作中減少甲烷的裂解現(xiàn)象，也從根本中增強(qiáng)工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 .結(jié)束語(yǔ)

        必須全面優(yōu)化甲烷化技術(shù)的操作模式和操作運(yùn)用，有效改善天然氣的產(chǎn)量的問(wèn)題，進(jìn)而提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)效益。因此基于CO-甲烷化技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，融入CO₂-甲烷化技術(shù)或Ni-甲烷化技術(shù)，降低甲烷裂解反應(yīng)而導(dǎo)致利用率降低的現(xiàn)象，也能體現(xiàn)功能性的產(chǎn)業(yè)模式。

        參考文獻(xiàn)：

        [1]張秀娟.探究生物質(zhì)合成氣甲烷化催化劑研究進(jìn)展[J].化工管理，2018（6）.

        [2]林江輝，王瓊，王捷，etal.生物質(zhì)合成氣甲烷化機(jī)理及催化體系研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào)，2018（5）

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