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?xì)饧瘓F(tuán)有限公司摘要:天然氣催化部分氧化法CPOX)是近年來出現(xiàn)的一種成本較低,具有大面積推廣的潛力,因此業(yè)內(nèi)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)繞著鎳基催化劑開展的。作為催化劑的載體,可以選擇的有行部分氧化反應(yīng),生成CO和H2,是一種溫和的放熱反應(yīng)。該反AAO3、ZnO2、GeO2和Mg等。另外,為了提高催化劑的性能和效應(yīng)產(chǎn)物的H/CO為2:1,非常適合甲醇和高級醇及烴類等產(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(shè)備簡單、投資小、操反應(yīng)器的研究進(jìn)展作便利,應(yīng)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(yīng)關(guān)鍵詞:天然氣;氣化工藝;催化部分氧化;合成氣設(shè)備的進(jìn)步。固定床、流化床、膜反應(yīng)器都是近年來為該技術(shù)研前言發(fā)的專用反應(yīng)器。天然氣作為化工生產(chǎn)的重要原料,其開發(fā)利用技術(shù)的進(jìn)步固定床反應(yīng)器的反應(yīng)流程短,設(shè)備簡單,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(yīng)達(dá)到熱力學(xué)平衡,為輕微吸熱反應(yīng)過程,是最早出現(xiàn)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(yīng)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(yù)熱,該過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(yīng)用多年,催化熱點(diǎn)會引起天然氣和氧氣在催化劑床層內(nèi)燃燒,影響催化劑和部分氧化法是近年來出現(xiàn)的新技術(shù),目前正在進(jìn)行工業(yè)化試驗(yàn)。設(shè)備水蒸汽重整法(SR是應(yīng)用最廣泛的合成氣工藝,技術(shù)成熟流化床反應(yīng)器也是一種較為成熟的反應(yīng)器,其特點(diǎn)是將氧和催化劑種類多,運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富,世界上已有數(shù)千套已建和在建項(xiàng)天然氣分開進(jìn)料,消除了爆炸的危險。反應(yīng)器內(nèi)徑向溫度均勻,目采用該工藝。該轉(zhuǎn)化法是一個高耗能的過程,單程轉(zhuǎn)化率比較壓降較小。缺點(diǎn)是工藝流程長,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,設(shè)備較多,對催化劑性低,天然氣消耗量高,設(shè)備復(fù)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(yīng)器是一種高效反應(yīng)器,其內(nèi)部有一層致密透氧膜熱重整法(ATR是一個非選擇性氧化反應(yīng),氫碳比為2.6-3:先將空氣加熱,其中氧會通過透氧膜膜擴(kuò)散到另一側(cè),與甲烷反1,反應(yīng)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(yīng),使空分與氧化反應(yīng)同時進(jìn)行。該反應(yīng)器減少了空分設(shè)備,避含量較高,天然氣中碳的利用率低,與“原子經(jīng)濟(jì)”的要求不相免高溫下形成環(huán)境污染物NO.,提高了反應(yīng)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(yīng),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(yīng),生成CO和H2。該反應(yīng)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(yīng)溫和,非常適合甲醇和高級醇及烴類等產(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(yīng)器也在不斷改進(jìn),但反應(yīng)機(jī)理還不能做到最好的性價比。隨著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(xiàn)多年,但行業(yè)內(nèi)對其機(jī)理術(shù)將在未來幾年內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。的認(rèn)識還未統(tǒng)一,主流觀點(diǎn)有直接反應(yīng)和間接反應(yīng)兩種參考文獻(xiàn)直接反應(yīng)的觀點(diǎn)認(rèn)為CO是反應(yīng)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(yīng)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(yīng)過程中O幾乎全部轉(zhuǎn)化,隨著N負(fù)載量的增加,don,1989CH轉(zhuǎn)化率和CO選擇性升高。14 LAPSZEWICZJA接反應(yīng)的觀點(diǎn)則認(rèn)為,CH首先與O2反應(yīng)生成了CO,CO2 Investigationofthemechanismofthepartialoxidationofmeth再轉(zhuǎn)變?yōu)镃O,綜上所述,該過程就是CH與O進(jìn)行完全氧化反 sgas[J). AmerChemSoc,1992,37(1):252-260應(yīng),生成HO和CO2,在反應(yīng)過程中O完全消耗,剩余的CH再與5]吳延華,李少斌嚴(yán)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(yīng)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(fù)載型6季亞英,李文釗,徐恒泳不同前驅(qū)物對N催化劑上甲烷部和非負(fù)載型兩種分氧化制合成氣反應(yīng)的影響小催化學(xué)報,200021(5:415-418負(fù)載型催化劑所用的原料主要是主要是過渡金屬鎳、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(yīng), 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