天然氣催化部分氧化法制合成氣技術(shù)的研究進(jìn)展

技術(shù)管理天然氣催化部分氧化法制合成氣技術(shù)的研究進(jìn)展麻冬陜西燃氣集團有限公司摘要:天然氣催化部分氧化法CPOX)是近年來(lái)出現的一種成本較低,具有大面積推廣的潛力,因此業(yè)內大部分研究都是圍合成氣新技術(shù),在一定的溫度、壓力和催化條件下,甲烷和氧氣進(jìn)繞著(zhù)鎳基催化劑開(kāi)展的。作為催化劑的載體,可以選擇的有行部分氧化反應,生成CO和H2,是一種溫和的放熱反應。該反AAO3、ZnO2、GeO2和Mg等。另外,為了提高催化劑的性能和效應產(chǎn)物的H/CO為2:1,非常適合甲醇和高級醇及烴類(lèi)等產(chǎn)品的率,科硏人員還硏究了很多助劑。生產(chǎn)。不僅裝置能耗低、天然氣消耗小,且設備簡(jiǎn)單、投資小、操反應器的研究進(jìn)展作便利,應用前景廣闊天然氣催化部分氧化法工藝的快速進(jìn)步,也促進(jìn)了相關(guān)反應關(guān)鍵詞:天然氣;氣化工藝;催化部分氧化;合成氣設備的進(jìn)步。固定床、流化床、膜反應器都是近年來(lái)為該技術(shù)研前言發(fā)的專(zhuān)用反應器。天然氣作為化工生產(chǎn)的重要原料,其開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步固定床反應器的反應流程短,設備簡(jiǎn)單,生產(chǎn)的合成氣品質(zhì)直是化工行業(yè)的重要關(guān)注方向高,反應達到熱力學(xué)平衡,為輕微吸熱反應過(guò)程,是最早出現也是目前,天然氣合成氣技術(shù)主要有三種,分別是水蒸氣重整法最成熟的反應器。其缺點(diǎn)是,天然氣和氧氣在接觸催化劑前需先SR)、自熱重整法(ATR)和催化部分氧化法(CP0X)。其中,水蒸進(jìn)行混合預熱,該過(guò)程存在燃燒和爆炸危險,入口段放熱形成的氣重整法和自熱重整法技術(shù)已經(jīng)成熟,并被廣泛應用多年,催化熱點(diǎn)會(huì )引起天然氣和氧氣在催化劑床層內燃燒,影響催化劑和部分氧化法是近年來(lái)出現的新技術(shù),目前正在進(jìn)行工業(yè)化試驗。設備水蒸汽重整法(SR是應用最廣泛的合成氣工藝,技術(shù)成熟流化床反應器也是一種較為成熟的反應器,其特點(diǎn)是將氧和催化劑種類(lèi)多,運行經(jīng)驗豐富,世界上已有數千套已建和在建項天然氣分開(kāi)進(jìn)料,消除了爆炸的危險。反應器內徑向溫度均勻,目采用該工藝。該轉化法是一個(gè)高耗能的過(guò)程,單程轉化率比較壓降較小。缺點(diǎn)是工藝流程長(cháng),結構復雜,設備較多,對催化劑性低,天然氣消耗量高,設備復雜,操作繁瑣,富余大量氫氣以,不利能要求較高。于甲醇、合成氨等下游產(chǎn)品的生產(chǎn)。膜式反應器是一種高效反應器,其內部有一層致密透氧膜熱重整法(ATR是一個(gè)非選擇性氧化反應,氫碳比為2.6-3:先將空氣加熱,其中氧會(huì )通過(guò)透氧膜膜擴散到另一側,與甲烷反1,反應溫度低,氧氣消耗少,能量利用合理等特點(diǎn),但產(chǎn)物中CO2應,使空分與氧化反應同時(shí)進(jìn)行。該反應器減少了空分設備,避含量較高,天然氣中碳的利用率低,與“原子經(jīng)濟”的要求不相免高溫下形成環(huán)境污染物NO.,提高了反應選擇性,克服了固定床符合存在燃燒極限的缺陷催化部分氧化法CPOX是一種放熱反應,在催化劑的作用三、展望下,甲烷和氧氣進(jìn)行部分氧化反應,生成CO和H2。該反應產(chǎn)物的到目前為止,已己經(jīng)對甲烷催化部分氧化工藝進(jìn)行了大量的研HCO為2:1,反應溫和,非常適合甲醇和高級醇及烴類(lèi)等產(chǎn)品的究,在催化劑方面取得了很大進(jìn)展,但是催化劑的抗積碳能力、催生產(chǎn)?；始斑x擇性都有待于進(jìn)一步提高,反應器也在不斷改進(jìn),但反應機理還不能做到最好的性?xún)r(jià)比。隨著(zhù)科硏人員的不斷努力,相信該技雖然催化部分氧化法CPOX)已出現多年,但行業(yè)內對其機理術(shù)將在未來(lái)幾年內實(shí)現工業(yè)化應用。的認識還未統一,主流觀(guān)點(diǎn)有直接反應和間接反應兩種參考文獻直接反應的觀(guān)點(diǎn)認為CO是反應的直接產(chǎn)物。CH和O在催[1 ]Haggin J Chem Eng News, 70(17).33(1992)6. Tindall B M化劑上發(fā)生如下的反應Crews M A Hydrocarbon Processing, Nov, 75(1995)CH4+·CHx]lt+(4-x)·Hl[2 Tindall B M and King D Hydrocarbon Processing. 7(1994)O2+{·Okg(Ed)MV Catalyst bandbook, Wolfe Publishing Ltd, Lon由于反應過(guò)程中O幾乎全部轉化,隨著(zhù)N負載量的增加,don,1989CH轉化率和CO選擇性升高。14 LAPSZEWICZJA接反應的觀(guān)點(diǎn)則認為,CH首先與O2反應生成了CO,CO2 Investigationofthemechanismofthepartialoxidationofmeth再轉變?yōu)镃O,綜上所述,該過(guò)程就是CH與O進(jìn)行完全氧化反 sgas[J). AmerChemSoc,1992,37(1):252-260應,生成HO和CO2,在反應過(guò)程中O完全消耗,剩余的CH再與5]吳延華,李少斌嚴前古Ni與AO3相互作用對甲烷部分氧HO和CO進(jìn)行重整反應生成H2和CO化制合成氣Ni/A203催化劑上積炭性能的影響!催化學(xué)報,、催化劑的研究進(jìn)展2001,22(5):501-504目前該領(lǐng)域用于催化部分氧化法的催化劑主要分為負載型6季亞英,李文釗,徐恒泳不同前驅物對N催化劑上甲烷部和非負載型兩種分氧化制合成氣反應的影響小催化學(xué)報,200021(5:415-418負載型催化劑所用的原料主要是主要是過(guò)渡金屬鎳、鈷和[8]G Verser J. Frauhammer. Syngas formation by direct oxidation鐵,以及銠、釕、鉑、銥和鈀等。貴金屬銠和釕等用于該催化反應, of methane reaction mecl效果較好,但是由于成本太高,回收利用困難,大面積工業(yè)推廣比day,200061:55-64中國煤化工較困難;鎳催化劑也具有優(yōu)良的性能,僅次于銠和釕,制備容易CNMHG1222014年12月