一氧化碳甲烷化反应
甲烷转化原理
甲烷转化原理
甲烷（CH4）转化是指将甲烷分子转化为其他化合物的化学反应。
甲烷转化的原理可以通过以下几种途径实现：
1. 甲烷部分氧化：将甲烷与氧气反应，生成一氧化碳（CO）和水（H2O）。
这种反应通常需要高温和催化剂的存在。
一氧化碳是一种具有重要工业应用的化学物质。
2. 甲烷完全氧化：将甲烷与足够的氧气反应，生成二氧化碳（CO2）和水。
这是甲烷在自然条件下最常见的反应路径，也是燃烧的过程。
3. 甲烷部分氟化：将甲烷与光气（Cl2）或氟气反应，生成氯化甲烷（CH3Cl）或氟化甲烷（CH3F）。
这种反应常用于有机合成领域。
4. 甲烷裂解：在高温和催化剂的作用下，将甲烷分解成较小的碳氢化合物，如乙烯（C2H4）和丙烷（C3H6）。
这种反应被广泛用于生产石墨烯等碳材料。
5. 甲烷转化为甲醇：通过甲烷催化氧化反应，将甲烷转化为甲醇（CH3OH）。
这种反应是甲烷利用的重要途径之一，甲醇是一种常用的工业原料和能源载体。
以上是甲烷转化的几种原理，具体的反应条件和催化剂选择取决于所需产物和反应的具体目的。
不同的反应路径可以实现对甲烷的有效利用和价值提升。
关于甲烷化技术
甲烷化技术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。
甲烷化技术
甲烷化技术¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯甲烷化技术是煤制天然气的关键环节，一氧化碳和氢气在一定温度、压力和催化剂下合成甲烷的反应叫甲烷化反应。
煤制天然气的原理就是合成气的甲烷化反应，其化学方程式如下：一氧化碳和氢反应：CO +3H2 =CH4 +H2O △H= -206.2kJ/mol反应生成的水与一氧化碳发生作用CO +H2O =CO2 +H2 △H= -38.4kJ/mol二氧化碳与氢作用：CO2 +4H2 =CH4 +2H2O △H =-165.0kJ/mol以上反应体系为强放热、快速率的自平衡反应，温度升高到一定程度后反应速率快速下降且向相反方向（左）进行。
另外甲烷化的过程属于体积缩小的反应，增加反应压力，一方面有利于提高反应速率，另一方面有助于推动反应向甲烷合成向进行，增加压力可以在很大程度上减小装置体积，提高装置产能。
甲烷化反应为强放热反应，每转化1%的CO，体系绝热升温约72℃，因此煤制天然气工艺要解决一氧化碳转化率和反应热的转移问题。
该过程中发生的副反应：一氧化碳的分解反应：2CO =CO2 +C △H= -173.3kJ/mol沉积碳的加氢反应C +2H2 =CH4 △H = -84.3kJ/mol该反应在甲烷合成温度下，达到平衡是很慢的。
当有碳的沉积产生时催化剂失活。
反应器出口气体混合物的热力学平衡，决定于原料气的组成、压力和温度。
目前，甲烷化技术已经用在大规模的合成气制天然气上，最大的问题是催化剂的耐温和强放热反应器的设计制作上。
甲烷化工艺有两步法和一步法两种类型。
提高一氧化碳变换率的措施
提高一氧化碳变换率的措施郑鹏图 (甘肃刘化 (集团) 有限责任公司白银新天化工分公司，甘肃白银 730900)摘要：甘肃刘化集团公司自1966年建成投产至今，通过挖潜改造，生产规模逐年扩大，产能相应增加，目前年产合成氨40万 t，尿素70万 t，甲醇10万 t，已具备大型一级企业标准。
为使企业利润空间放大，实现经济效益最大化，就合成氨生产特点而言，低变出口每降低0.1%一氧化碳就可使H2和NH3产率提高1.1%～1.6%，仅此一点而言意义非同寻常。
关键词：催化剂；变换率；措施中图分类号：TQ314 文献标志码：A 文章编号：1008-4800(2021)15-0119-02DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.15.059Measures to Improve the Conversion Rate of Carbon Monoxide ZHENG Peng-tu (Baiyin Xintian Chemical Branch, Gansu Liuhua Group Co., Ltd., Baiyin 730900, China) Abstract: Gansu Liuhua Group Co., Ltd. has been built and put into operation since 1966. Through potential exploration and transformation, the production scale has been expanded year by year and the production capacity has increased accordingly. At present,the annual output of synthetic ammonia 400 000 tons, urea 700 000 tons, methanol 100 000 tons, which has met the standard of large-scale first-class enterprises. In order to enlarge the profit space of the enterprise and maximize the economic benefit, in terms of the characteristics of synthetic ammonia production, the H2 and NH3 production rates can be increased by 1.1 ~ 1.6% for every 0.1% reduction of carbon monoxide in low-variable export, which is of extraordinary significance.Keywords: catalyst; conversion rate; measure1生产原理及流程说明刘化集团合成氨造气装置采用中温、低温变换工艺处理气化气中的一氧化碳，使之成为二氧化碳和氢气，作为合成氨生产原料和加工尿素使用。
甲烷化法
2.6粗氢中CO2杂质量 CO2 含量是造成甲烷化反应器超温的 最大潜在危害。因为正常生产中，一旦吸 收塔不正常，很容易使大量的CO2进入到 甲烷化反应器内，每增加1%的CO2，会 造成反应器床层温度升高60℃，CO2的增 加到20%的可能，这是生产中一个严重的 危害因素。
3、甲烷化催化剂
3.1甲烷化催化剂的物理性质和化学组成
（4）如果脱碳系统故障，吸收塔吸收二氧化碳吸 收不彻底，造成粗氢中二氧化碳含量一场升高，
我们就要检查脱碳系统各操作环节，脱碳溶液浓
度、、溶液循环量、溶液再生情况、吸收压力、
吸收塔温度等参数，尽快使脱碳系统恢复正常。
3.5甲烷化催化剂使用寿命 甲烷化催化剂活性较好，按照技术要求操作，脱 碳工序稳定，甲烷化入口气中H2S等毒 使用寿命的终止是由于催化剂活性的丧失或由于催化 剂强度破坏造成催化剂破碎粉化，床层阻力降明显增 大的缘故。影响甲烷化催化剂活性主要因素是由于中 毒或烧结。砷、卤素是镍催化剂的毒物，最常见的毒 物是硫。硫是一种累积性毒物，即使浓度很小但也会 使催化剂中毒，影响催化剂的使用寿命。催化剂只要 吸收了0.1-0.2%的硫即能导致活性明显地降低。
（3）在用上游来的工艺气还原时，要严格控制工 艺气中碳的氧化物含量，因为在床层温度达
250℃后还原与甲烷化反应会同时进行，因此要
特别注意防止超温。 （4）还原过程中氢耗并不明显，在床层温度达到 预定计划指标后，维持一定时间，以出口气体中 碳的氧化物符合设计指标后稳定数小时，即可认 为还原基本结束，转入正常生产。
甲烷化催化剂的硫中毒是分层进行的。起初， 入口气中H2S几乎完全被上层催化剂所吸收，引起其 活性衰退，而下层催化剂仍处于无硫气氛下。当上 层催化剂吸硫达0.2%，活性衰退大半，但这部分催
实验十二一氧化碳中温—低温串联变换反应实验
实验十二 一氧化碳中温—低温串联变换反应实验一．实验目的一氧化碳变换反应是石油化工与合成氨生产中的重要过程，现代大型合成氨装置中一氧化碳的转化与净化采用中温—低温串联变换加甲烷化工艺。
本实验模拟中温—低温串联变换反应过程，不仅具有工艺类专业实验的典型特点，而且体现了本专业生产领域内的先进技术。
通过用直流流动法同时测定铜基与铁基催化剂的相对活性，并通过讨论与思考，要求达到：1．复习多相催化反应有关知识，初步接触工艺设计思想。
2．掌握气固相催化反应动力学实验研究方法及催化剂活性的评比方法。
3．获得两种催化剂上变换反应的速率常数k T 与活化能E 。
二．实验原理一氧化碳变换反应为CO+H 2O==CO 2+H 2反应必须在催化剂存在的条件下进行。
中温变换采用铁基催化剂，反应温度为350~500℃，低温变换采用铜基催化剂，反应温度为220~320℃。
设反应前气体混合物中各个组分干基摩尔分率为d CO y ,0、d CO y ,02、d H y ,02、d N y ,02；初始汽化比为R 0；反应后气体混合物中各组分干基摩尔分率为d CO y ,、d CO y ,2、d H y ,2、dN y ,2，一氧化碳的变换率为 )1()1(,0,0,,,0,,0,222d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO d CO y y y y y y y y --=+-=α （1）根据研究，铁基催化剂上一氧化碳中温变换反应本征动力学方程可表示为： )1(2222125.01OH CO P H CO CO CO T CO CO p p K p p p p k dW dN dW dN r -==-=-)(,)()1(15.0121h g mol p f k p p k i T CO CO T ∙=-=-β （2）铜基催化剂上一氧化碳低温变换反应本征动力学方程可表示为： )(,)()1(22.05.02.0222222hg mol p f k p p p p k r i T H CO O H CO T ∙=-=--β （3） 式中：r i ——反应速率，)(h g m ol ∙；i T k ——反应速率常数，)(hg m ol ∙； CO N 、2CO N ——一氧化碳、二氧化碳的摩尔流量，)(h g m ol ∙； W ——催化剂量（g ）;p i ——各组分的分压；K p ——以分压表示的平衡常数 )]218.2100604.1106218.0ln 3026.21102.02185(3026.2exp[273-⨯-⨯+-⨯=--T T T T K P （4） T ——反应温度，（K ）。
煤制天然气-甲烷化
煤制天然气-甲烷化1. 简介煤制天然气（Coal-to-Natural-Gas，简称CTG）是一种将煤炭转化为天然气的技术，主要过程是甲烷化，即将煤炭中的有机化合物转化为甲烷气体。
煤制天然气是一项重要的能源转化技术，可以将煤炭资源转化为更清洁的天然气，从而减少对传统石油和天然气资源的依赖。
2. 煤制天然气的步骤煤制天然气的主要步骤包括煤气化和甲烷化两个过程。
2.1 煤气化煤气化是指将煤炭在高温和高压条件下，在缺氧或有限氧气条件下进行化学反应，使煤炭转化为合成气。
合成气由一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和氢气（H2）组成，其中一氧化碳和氢气是后续甲烷化反应的主要原料。
2.2 甲烷化甲烷化是将合成气转化为甲烷气体的过程。
在高温和催化剂的作用下，合成气中的一氧化碳和氢气发生反应生成甲烷气体。
甲烷气体是主要成分，其含量通常达到90%以上，可以直接作为燃料供应给城市燃气系统或工业领域使用。
3. 煤制天然气的优势和挑战3.1 优势•利用煤炭资源：煤炭是一种丰富的能源资源，通过煤制天然气技术可以有效利用这些资源，减缓传统石油和天然气的供需矛盾。
•降低碳排放：相比燃烧煤炭产生的二氧化碳排放，煤制天然气技术可以显著降低碳排放量，对环境更加友好。
•提高能源利用效率：煤制天然气技术可以实现高效能源利用，将煤炭中的有机物质转化为更高价值的甲烷气体。
3.2 挑战•能源转化效率：煤制天然气技术在转化过程中会产生一定的能量损失，需要进一步提高转化效率，减少能源浪费。
•环境影响：煤制天然气过程中会产生一定的副产物和废弃物，对环境造成一定的影响和压力，需要合理处理和减少环境污染。
•经济可行性：煤制天然气技术的投资和运营成本较高，需要找到经济上可行的路径和模式，以实现可持续发展。
4. 煤制天然气在全球的应用和发展煤制天然气技术在许多国家得到了广泛应用和快速发展。
其中，中国是全球最大的煤制天然气生产国之一。
中国在煤制天然气领域进行了大规模的投资和研发，建设了多个煤制天然气项目。
甲烷的分解反应
甲烷的分解反应
甲烷是一种常见的天然气，也是一种重要的化学物质。
在一定的条件下，甲烷可以发生分解反应，产生其他化学物质。
甲烷的分解反应可以通过高温或高压的方式进行。
在高温下，甲烷会分解成一氧化碳和氢气，反应式为：
CH4 → CO + H2
这个反应式可以用来解释一些工业过程中的现象，例如毛细管炉和水煤气生产等。
同时，这个反应式也可以用来研究天然气的成分和生成过程。
甲烷的分解反应还有一些其他的变体，例如在低温下和催化剂作用下的分解反应。
这些反应可以产生更复杂的产物，例如碳、丙烷和丁烷等化合物。
甲烷的分解反应在化学工业和能源领域中有着重要的应用，以及在环境和气候变化方面的研究中也有一定的作用。
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一氧化碳甲烷化反应
一氧化碳甲烷化反应是重要的有机合成反应，其过程是将一氧化碳与甲烷反应，形成二氧
化碳和水，其中甲烷在酸性反应媒介下被氧化而生成一羟基苯乙烯和乙炔。
一氧化碳甲烷
化反应在医学、表面化学、微生物学等多个领域都有重要的作用。
一氧化碳甲烷化反应的化学原理是利用双氧水作为氧源，氧化甲烷的原子，以形成一羟基
苯乙烯和乙炔。
一氧化碳与甲烷反应出现活性中间物，其在催化剂的作用下产生衍生物，
如疏水性衍生物，有机硅衍生物，甲醇硅烷衍生物，烷氧基硅烷衍生物等。
一氧化碳甲烷化反应能够产生各种有机衍生物，用于合成各种有机产品如洗涤剂、纤维素
制品、聚酯定形剂等。
此外，这种反应还可以制备水溶性的有机衍生物，例如亚硫酸盐、
化学助剂等，这些产品在建筑材料、皮革表面处理、水处理等方面都有广泛的应用。
此外，由于一氧化碳甲烷化反应能够有效利用碳源，因此在微生物学中有重要的意义。
一
氧化碳甲烷化反应可以产生多种可吸收的碳水化合物，这些物质可以被利用来培养微生物，例如细菌、真菌等。
此外，该反应也可以产生可供生物利用的水溶性的有机化合物，如
甘油，这些有机物质可以作为微生物培养中的营养源，起到改善微生物细胞环境及促进微
生物增殖的作用。
总之，一氧化碳甲烷化反应是一个多功能反应，其在医药、表面技术、微生物学领域都有
重要地应用，可以产生各种有机衍生物和水溶性有机分子，用于既有应用领域等，是一个
具有重要科学理论意义和实际工程应用价值的一种有机反应。