SDM_1型耐硫催化剂甲烷化反应动力学_宏观动力学模型_于建国
先进光催化剂设计与制备
(7) Liu, Y.; Hao, X.; Hu, H.; Jin, Z. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (6), 2008030. [刘阳, 郝旭强, 胡海强, 靳治良. 物理化学学报, 2021, 37 (6), 2008030.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202008030
(12) Fei, X.; Tan, H.; Cheng, B.; Zhu, B.; Zhang, L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37 (6), 2010027. [费新刚, 谭海燕, 程蓓, 朱必成, 张留 洋. 物理化学学报, 2021, 37 (6), 2010027.] doi: 10.3866/PKU.WHXB202010027
3 School of Energy and Chemical Engineering, Xiamen University Malaysia, Selangor Darul Ehsan 43900, Malaysia.
Emails: yujiaguo93@, jiaguoyu@ (J.Y.); Xinliscau@ (X.L.); weejun.ong@.my, ongweejun@ (W.J.O.); zly2017@ (L.Z.) Published online: December 21, 2020.
2 Key Laboratory of Energy Plants Resource and Utilization, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, College of Forestry and Landscape Architecture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China.
煤制气甲烷化催化剂两段式升温还原方法
煤制气甲烷化催化剂两段式升温还原方法宋鹏飞;姚辉超;侯建国;王秀林;高振;张瑜;穆翔宇【摘要】煤制天然气甲烷化工艺复杂,一般工艺通常需要6个或更多的反应器,开车前对系统升温和催化剂还原耗时较长,存在前几塔已经还原完成但后几塔还原还不充分的情况,且过程中需要高纯氮做载体,还原过程中的连续放空造成高纯氮大量浪费.提出了采用分段升温、分段还原、再整体升温的方法,充分利用原料气中的还原性气体(H2、CO)作为催化剂的还原气,有效降低高纯氮的放空量,提高还原效率,缩短催化剂升温、还原耗时.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2015(040)006【总页数】3页(P69-71)【关键词】甲烷化;催化剂;还原升温;煤制天然气【作者】宋鹏飞;姚辉超;侯建国;王秀林;高振;张瑜;穆翔宇【作者单位】中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007;中海石油气电集团技术研发中心,北京100007【正文语种】中文【中图分类】TQ426;TQ221.11我国为全球头号能源消费国，一次能源消费结构中煤炭的比重接近70%[1]。
而同时我国天然气产量严重不足，对外依存度不断增加，预计2020年将达到37%[2]。
发展煤制天然气符合我国自身资源禀赋的特定条件，与进口气相比具有经济性，作为天然气需求的重要补充在我国能源战略中有重要地位[3-4]。
高温甲烷化是煤制天然气过程中最为关键的技术之一[5]。
目前国外有丹麦的托普索（Topsoe）公司、德国的鲁奇公司、英国的Davy公司、美国的巨点能源公司，国内有西南化工研究设计院有限公司和中海石油气电集团有限责任公司、中科院大连化物所等单位能提供高温甲烷化的成套技术[6-7]。
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展
甲烷化催化剂及反应机理的研究进展【摘要】甲烷化催化剂及反应机理的研究一直是催化化学领域的热点之一。
本文系统地介绍了甲烷化反应的催化剂研究、机理研究、催化剂结构与性能的关联研究、表面反应过程的探究以及动力学模型的建立。
通过对这些内容的综述和分析，揭示了甲烷化催化剂的设计原则和优化策略，并探讨了甲烷化反应的机理及动力学行为。
总结了甲烷化催化剂及反应机理的研究进展，并展望了未来的研究方向，为进一步推动甲烷化反应的催化剂设计和性能优化提供了重要参考。
【关键词】甲烷化催化剂，反应机理，研究进展，催化剂结构，性能，表面反应，动力学模型，总结，未来研究方向。
1. 引言1.1 甲烷化催化剂及反应机理的研究进展甲烷化是一种重要的化学反应，可以将甲烷转化为更有用的化学品，如乙烯和丙烯。
在甲烷化反应中，催化剂起着至关重要的作用。
近年来，对甲烷化催化剂及反应机理的研究取得了一些重要进展。
关于甲烷化反应的催化剂研究，许多研究表明，过渡金属催化剂在甲烷化反应中具有良好的活性和选择性。
镍基催化剂在甲烷化反应中表现出色的催化性能。
还有一些新型催化剂的开发，如基于氧化物的催化剂，也显示出潜在的应用前景。
关于甲烷化反应的机理研究，科学家们通过各种表征技术和计算模拟手段，逐渐揭示了甲烷化反应的分子水平机理。
这些研究为理解甲烷化反应的关键步骤和反应路径提供了重要线索。
催化剂结构与性能的关联研究、表面反应过程的探究以及动力学模型的建立，也为深入了解甲烷化催化剂及反应机理提供了重要的支撑。
对甲烷化催化剂及反应机理的研究进展不仅有助于提高甲烷化反应的效率和选择性，还可以为设计更高性能的催化剂和推动相关领域的发展提供重要参考。
未来，我们可以进一步深入研究甲烷化反应的机理，发展更加高效可控的催化剂，并探索更多新型的反应路径，促进甲烷资源的有效利用和环境友好化。
2. 正文2.1 甲烷化反应的催化剂研究甲烷化反应是一种重要的化学反应，可将甲烷转化为更高级别的烃类化合物。
甲烷掺氢燃料反应动力学特性分析及机理验证
甲烷掺氢燃料能够显著提高燃烧效率并降低 排放，在较低掺氢比例下即可实现较好的性 能提升。
甲烷掺氢燃料在富氧条件下的燃烧过程中， 氧气浓度和温度对反应动力学特性具有重要 影响。
研究不足与展望
01
尽管甲烷掺氢燃料在富氧燃烧条件下表现出优异的性能，但其掺氢比例的增加 会带来安全性和经济性问题。因此，需要进一步研究如何在提高燃烧效率的同 时，降低掺氢比例。
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参考文献
参考文献
参考文献1 书籍名称：燃料化学与燃料电池 作者：张明
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甲烷燃料反应动力学模 型可靠性分析
分析模型在不同条件下的表现，揭示模型的 可靠性和局限性。
甲烷掺氢燃料反应特性 分析
甲烷掺氢燃料反应机理 验证
研究甲烷掺氢燃料反应过程中的氢气浓度、 温度等因素对反应特性的影响。
通过实验验证甲烷掺氢燃料反应的动力学机 理，揭示反应过程中的关键步骤和影响因素 。
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掺氢燃料对反应动力学特 性的影响
速率常数影响因素
研究温度、压力、浓度等因素对甲烷掺氢燃料反应 速率常数的影响。
速率常数模型建立
基于实验数据，建立甲烷掺氢燃料反应速率常数的 数学模型。
甲烷掺氢燃料反应活化能分析
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活化能测定
通过实验测定甲烷掺氢燃料在各种条件下的活 化能。
活化能对反应的影响
研究活化能对甲烷掺氢燃料反应速率的影响， 探索活化能与反应速率之间的关系。
掺氢燃料种类及性质
甲烷掺氢燃料
甲烷与氢气的混合物，其中甲烷含量较高，通常作为燃料使用。
氢气性质
高能量密度、高扩散性、高可燃性，是一种优秀的能源载体。
掺氢燃料对反应动力学特性的影响机制
二氧化碳分段甲烷化新工艺_侯建国
第1期
侯建国等：二氧化碳分段甲烷化新工艺
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开发应用
二氧化碳分段甲烷化新工艺
侯建国，宋鹏飞，王秀林，高 振，姚辉超，李 颖
（中海石油气电集团技术研发中心，北京 100028）
摘要：开展二氧化碳的大规模资源化利用是降低温室气体排放的重要途径。 二氧化碳甲烷化有望为减排，消纳过剩的风
电、光电等新能源电力和增加清洁能源供应提供一种有效途径。 针对工业捕集的浓度高、规模大二氧化碳资源的利用，借鉴在
烷化反应正向进行， 但温度过低会使反应速率低、 甚至造成催化剂羰基化，而温度过高会抑制 CO2 甲 烷化反应，降低 CH4 产率。 根据文献[8]中的试验数 据， 整理出某具有代表性的 Ni 基 CO2 甲烷化催化 剂转化率和选择性见图 1。
从 图 1 可 以 看 出 ，CO2 甲 烷 化 在 250℃即 可 发 生，＞300℃后 CO2 转化率迅速升高，400~500℃区间 CO2 转 化 率 和 CH4 选 择 性 都 处 于 较 高 水 平 。 有 文
煤制天然气甲烷化技术研究中的经验，我们创新开发了一种二氧化碳分段甲烷化的新型工艺方法，采用原料气本身及部分产
品气作为控温介质，实现高强度反应热的逐步释放和梯级利用。
关 键 词 ：二 氧 化 碳 ； 甲 烷 化 ； 新 能 源 ； 电 制 氢 ； 电 制 气 (PTG)； 储 能
煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展
煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展宗弘元;余强;刘仲能【摘要】The production of synthetic natural gas( SNG)is an important route of the highly efficient and clean utilization of coal. The key reactionof coal to SNG is methanation,which is strong exothermic, reversible and reduced volume after the reaction. In order to get high methane yield,the measures of multistage adiabatic cycle to dilute CO and shift/purificationof syngas was adopted. The existing traditional process of methanationand their characteristics were summarized. On this basis,the methanation processes were compared,and the development of novel sulfur-tolerant methanation process for coal to SNG was proposed and discussed. The hydrothermal stability of conventional Mo-based sulfur-tolerant methanation catalysts needs to be improved because of low space velocity and conversion of raw materials. The future research trend of coal to SNGis the development of multistage sulfur-tolerant methanation processes and their corresponding catalysts with high performance.%煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径，甲烷化是煤制天然气的关键反应，具有强放热、可逆和体积缩小的特点。
甲烷化技术及催化剂
甲烷化技术及催化剂甲烷化就是利用催化剂使一氧化碳和二氧化碳加氢转化为甲烷的方法，此法可以将碳氧化物降低到10ppm以下，但需要消耗氢气。
一、加氢反应CO+3H2=CH4+H2O+206.16KJCO2+4H2=CH4+2H2O+165.08KJ此反应为强放热反应，有氧气存在时，氧气和氢气反应会生成水，在温度低于200℃，甲烷化催化剂中的镍会和CO反应生成羰基镍：Ni+4CO=Ni(CO)4因此要避免低温下，CO和镍催化剂的接触，以免影响催化剂的活性。
甲烷化的反应平衡常数随温度增加而下降，作为净化脱除CO和CO2作用的甲烷化技术，反应温度一般在280～420℃之间，平衡常数值都很大，在400℃、2.53Mpa压力下，计算CO和CO2的平衡含量都在10－4ppm级。
湖南安淳公司开发的甲烷化催化剂起活温度210℃，使用温度为220～430℃之间。
进口温度增加，催化剂用量减少，压降和功耗有较大的降低。
这部分技术在国内已经非常成熟，而且应用多年。
目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，因此最大的问题是催化剂的耐温及强放热反应器的设计制作上。
二、甲烷化催化剂甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此甲烷化反应的催化剂和蒸汽转化催化剂一样，都是以镍作为活性组分，但是甲烷化反应在温度更低的情况下进行，催化剂需要更高的活性。
为满足上述需要，甲烷化催化剂的镍含量更高，通常为15～35％（镍），有时还需要加入稀土元素作为促进剂，为了使催化剂能承受更高的温升，镍通常使用耐火材料作为载体，且都是以氧化镍的形态存在，催化剂可压片或做成球形，粒度在4～6mm之间。
催化剂的载体一般选用AI2O3、MgO、TiO、SiO2等，一般通过浸渍或共沉淀等方法负载在氧化物表面，再经焙烧、还原制得。
其活性顺序为：Ni／MgO<Ni／AI2O3<Ni／SiO2<Ni／TiO2<Ni／ZrO2稀土在甲烷化催化剂中的作用主要表现在：提高催化剂活性和稳定性、抗积炭性能好、提高了催化剂耐硫性能。
焦炉煤气制天然气之甲烷化技术现状
焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状焦炉煤⽓制天然⽓之甲烷化技术现状刘⾦刚刘振峰杜霞茹娄肖杰吴迪镛（⼤连凯特利催化⼯程技术有限公司⼤连辽宁116085）摘要：焦炉煤⽓制天然⽓项⽬在技术性和经济性⽅⾯具有较强的竞争⼒，已成为焦炉煤⽓综合利⽤的热点技术之⼀。
甲烷化技术是焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中的关键技术之⼀，迄今仍未有成熟可靠的商业化应⽤实例。
甲烷化技术主要有绝热多段固定床⼯艺和等温列管⽔冷反应器⼯艺，这些焦炉煤⽓甲烷化⼯艺仍处于试验阶段，其中甲烷化催化剂是⼯艺关键，其稳定性和可靠性等均需进⼀步验证。
关键词：焦炉煤⽓天然⽓甲烷化催化剂1 前⾔中国的独⽴焦化企业每年副产焦炉煤⽓约900亿m3，除了回炉加热⾃⽤，⼯业⽤燃料、发电及放散等之外，⽬前对焦炉煤⽓的综合利⽤主要是制作⼯业原料甲醇。
但国内甲醇产能过剩，⽽且焦炉煤⽓制甲醇技术复杂，投资较⼤。
近些年焦炉煤⽓制天然⽓（管输天然⽓、压缩天然⽓CNG、液化天然⽓LNG）备受关注，该技术能量利⽤效率⾼，⼯艺流程简单，市场前景看好，正逐渐成为焦炉煤⽓综合利⽤的具有较强竞争⼒的新领域之⼀。
国内⾸套焦炉煤⽓制天然⽓项⽬是太⼯天成2007年在⼭西河津实施的焦炉⽓综合利⽤新⼯艺⽰范⼯程，该项⽬中没有甲烷化⼯艺，采⽤前端组成净化、膜分离、低温液化等技术⽣产LNG和H2，项⽬于2009年建成，但由于各种各样原因，该⼯程⼀直未正常开⼯。
另据相关报道，2010年年底，内蒙乌海华清能源科技有限公司15万m3/d 焦炉煤⽓甲烷化制CNG⽰范装置成功开车，该项⽬中主要含焦炉煤⽓深度净化、绝热多段甲烷化、变压吸附、压缩等⼯艺，但由于新近开车，该⼯程还需经受“安稳长满”运⾏的考验。
另据报道，国内已有乌海、曲靖、菏泽、鄂尔多斯、攀枝花、孝义等地焦炉煤⽓制天然⽓项⽬正在规划、拟建或在建，这些项⽬中均含有甲烷化⼯艺，主要由国内和国外技术商提供⼯艺技术和催化剂。
2 甲烷化技术简介在焦炉煤⽓制天然⽓项⽬中，甲烷化⼯艺并不是必须的。