甲烷催化部分氧化制合成气的反应机理
甲烷制备合成气工艺开发进展 (1)
２００６年７月王卫等．甲烷制备合成气工艺开发进展２７
甲烷制备合成气工艺开发进展
王卫王凤英申欣孙道兴
（青岛科技大学化学与分子工程学院，青岛２６６０４２）
摘要综述了国内外天然气制合成气技术的研究进展，包括对已工业化应用工艺的技术改进，如甲烷蒸汽转化工艺采用换热转化及自热转化技术；甲烷催化部分氧化技术，根据原料配比、催化剂体系、工艺条件不同，可分别采用固定床、流化床、陶瓷膜及晶格氧工艺；甲烷自热式转化工艺采用非催化部分氧化与绝热蒸汽转化相结合，工艺中引入蒸汽可消除积碳；甲烷两段转化工艺采用换热一白热式转化技术。新技术研究进展包括甲烷一二氧化碳重整技术，甲烷、二氧化碳和
氧气催化氧化重整技术，甲烷联合转化工艺，气体加热转化工艺及联合自热转化工艺等。关键词天然气甲烷合成气
石油资源作为２０世纪的主要能源在石油、化
工领域占据了重要的地位。但由于长期大量开
采，储量日趋匮乏，使世界能源结构正在发生深刻
变化。据专家预测，到２ｌ世纪中叶，天然气在世
界能源结构中所占比例将由目前的２５％上升到
４０％左右，而石油将从目前的３４％降至２０％…。
因此，天然气作为一种高效、优质、清洁的能源和
化工原料，将逐步取代石油而占主导地位，成为
２１世纪的主要能源，而研究和开发利用天然气的
新技术、新工艺也就成为人们关注的焦点。
天然气的主要成分是甲烷。利用甲烷制备化
工产品主要有两条途径：直接转化法，如甲烷直接
氧化偶联制乙烯，甲烷选择氧化制甲醇、甲醛等；
间接转化法，即经合成气生产合成氨、甲醇和烃类
等，如利用合成气（ＣＯ＋Ｈ２）作为中间产物，在Ｃｕ／
ＺｎＯ催化剂上合成甲醇（ＣＯ＋２Ｈ２一ｃｎ３０８）或通过费托过程在Ｆｅ和ｃｕ催化剂上合成烃类［ｎＣＯ
＋２ｎＨ２一（ＣＨ２）ｎ］。
由于直接转化法中目的产物在苛刻的反应条
件下很容易深度氧化为Ｃ０２和Ｈ２０，存在转化率低、产率低、选择性较差等缺点，近期内工业化较
困难。而采用先将天然气转化为合成气，再合成
化学品和燃料的间接转化法目前已在工业上广泛
甲烷催化部分氧化制合成气的多态性研究的开题报告
甲烷催化部分氧化制合成气的多态性研究的开题报告
一、选题背景
气化合成气工艺是化学工业的基础工艺，合成气是用于制造燃料、化工原料和其他有机化工产品的重要中间体。甲烷催化部分氧化制合成气是一种新的气化合成气工艺，可以高效地将天然气转化为合成气，具有成本低、能源利用率高等优点，已经成为了未来合成气生产的发展方向之一。然而，该工艺在实际应用中多态性现象较为严重，为保证产物合成气的质量稳定性，需要进一步深入研究。
二、研究内容
本课题旨在通过实验研究，探索甲烷催化部分氧化制合成气的多态性问题。具体包括以下内容：
1. 建立甲烷催化部分氧化制合成气的实验装置，包括反应器、催化剂、气体供给系统等。
2. 对不同催化剂及催化剂载体组合进行研究，分析其在甲烷催化部分氧化反应中的催化性能和稳定性。
3. 通过实验研究探索合成气产率、合成气组分、甲烷转化率、CO2选择性等指标与反应条件（如压力、温度、空速等）之间的关系，分析多态性问题的原因。
4. 基于实验结果，设计催化剂组合和反应条件，以实现产物合成气的优化控制，并对其在工业上的应用进行展望。
三、研究意义
多态性现象在气化合成气工艺中比较常见，严重的情况会导致产物质量的波动，降低生产效率。而本研究通过深入探讨甲烷催化部分氧化制合成气的多态性问题，可以为实现该工艺的产物优化控制提供参考，提高生产效率和经济效益。同时，本研究也对提高我国天然气资源利用率，促进能源可持续发展、推动环保产业发展等具有重要意义。
四、研究方法
本研究采用实验研究法，通过搭建甲烷催化部分氧化制合成气的实验装置，选取不同催化剂进行实验研究，分析产物合成气的组分、选择性等指标的波动情况，进而研究多态性问题的产生原因。同时，通过设计不同的反应条件、控制反应过程，寻求产物合成气的优化控制方案。 五、预期结果
本研究预期通过实验研究，深入探讨甲烷催化部分氧化制合成气的多态性问题，找到产生多态性现象的原因，并提出产物优化控制方案。同时，研究结果还将为促进我国天然气资源的有效开发和利用，推动环保产业发展等提供重要参考。
甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第34卷第12期2005年12月应 用 化 工AppliedChemicalIndustryVol.34No.12Dec.2005专论与综述
收稿日期:2005210211基金项目:国家自然科学基金和宝钢科学基金联合资助项目(50164002,50574046);云南省自然科学基金资助项目(2004E0012Q);教育部高校博士学科点专项科研基金资助项目(20040674005)作者简介:魏永刚(1977-),男,陕西咸阳人,云南理工大学在读博士研究生,师从王华教授,从事环境调和型能源新技术的研究。电话:(0871)5153405,E2mail:torier@甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展魏永刚,王 华,何 方,辛嘉余(昆明理工大学材料与冶金工程学院,云南昆明 650093)摘 要:综述了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的最新研究进展,比较了不同类型的催化剂在重整反应过程中的性能差异,分析了催化剂的积炭过程和重整反应机理,对非常规供能方式进行了阐述,指出了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究方向。关键词:催化重整;合成气;积炭;反应机理中图分类号:TQ51 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2005)012-0721-05ProgressinmethanecatalyticreformingwithcarbondioxidetosyngasWEIYong2gang,WANGHua,HEFang,XINJia2yu(FacultyofMaterialsandMetallurgyEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China)Abstract:Thelatestprogressofmethanecatalyticreformingwithcarbondioxidetosyngasisreviewed.Theperformancedifferenceamongcatalystsinthereformingreactionprocessiscompared.Theprocessofcarbondepositionofcatalystsandreformingreactionmechanismareanalyzed,andnon2conventionalmeansofsupplyingenergyaredescribed.Finallythedevelopmenttrendofmethanecatalyticreformingwithcarbondioxidetosyngasispointedout.Keywords:catalyticreforming;syngas;carbondeposition;reactionmechanism 甲烷是煤层气和天然气的主要成分,随着石油资源的日益枯竭,储量丰富的天然气资源将成为最具希望的替代能源之一。勘探表明,世界天然气储量为142.1万亿m3,其能量相当于9143亿桶石油,远景储量为250～350万亿m3。我国已探明的天然气储量为1.67万亿m3,远景储量为26～33万亿m3,约占世界远景储量的10%[1]。面对巨大的资源优势,天然气的利用水平还很低。因此,将天然气通过化学催化等手段转化为易于运输的液体燃料或高附加值的化工产品,已为世界范围内众多研究者所关注。甲烷分子具有类似惰性气体电子排列、立体结构非常对称的分子结构,C─H键能高达435kJ/mol,在热力学上非常稳定。如何使这样稳定的分子得到有效活化,进而实现合理转化,成为目前多相催化领域中最富挑战性的课题之一。与传统蒸汽重整相比,甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气,具有投资少、效率高、能耗低,以及合成气中氢气与一氧化碳比例合理等优势。但该过程是一强吸热反应(ΔH=248kJ/mol),需要较高的反应温度(800℃)[2]。因此,研制高活性、高选择和高稳定的催化剂是甲烷催化重整实现工业应用的关键因素之一,也是该领域研究中的热点。1 催化剂的研究现状1.1 活性组分的研究Fischer和Tropsch于1928年,在900～1170℃范围内对多种碱性金属催化进行了研究。此后的大量研究发现,第Ⅷ族过渡金属催化剂(除Os外)对甲烷与二氧化碳催化重整都有催化活性,其中贵金属(Pt、Pd、Rh、Ru和Ir)催化剂,具有较高的转化活性和不易积炭的特性[3～5],其活性顺序为Ru>Pd>Rh>Pt>Ir[6],在不同的贵金属中Rh最受重视
甲烷二氧化碳催化重整制合成气的研究进展和工艺技术
工艺与设备化 工 设 计 通 讯Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications
·56· 第45卷第9期2019年9月随着经济水平和科学技术不断的发展，我国的工业水平也得以不断的提高和强大。但是在工业生产的发展过程中，能源问题成为制约发展最为关键的因素。甲烷和二氧化碳作为两种主要的温室气体，它们的化学利用是一条非常好的节能减排途径，能够缓解当前日益严重的温室效应。1 甲烷二氧化碳催化重整制合成气的工艺技术甲烷在实际化工过程中的利用主要可以分为两个部分。首先它可以直接转化：甲烷可以发生氧化反应，生产乙烯等一些重要的化工基本的原料。但是因为甲烷分子结构比较特殊，非常的稳定，所以它在发生氧化反应的过程中对反应的条件非常的苛刻，目前的技术手段下，没有办法大规模应用。第二种就是间接转化，可以将甲烷先转化成合成气，然后再转化成某种化工产品。生产过程中也可以通过一系列的反应来生产比较重要的化工产品。在目前的发展阶段中，完成规模化的生产甲烷制成合成气有三种办法：通过水蒸气来进行催化重整、进行甲烷的部分氧化、二氧化碳的重整。这三种模式在实际操作的过程中，最为基本的理论都是要提供一些还原性的物质。二氧化碳重整制成合成气的方法较其他两种方法相比具有一定的优点。首先通过这种方法制成的合成气具有较低的氢碳比，这样的比例可以使得在实际反应过程中直接作为合成的原料，这样就可以弥补在实际制成合成气过程中的一些不足。其次就是生产过程中使用了甲烷和二氧化碳这两种对地球温室效应影响大的气体，可以有效地改善人类的生存环境，提高人们生活的质量。还有就是甲烷和二氧化碳的催化重整，在实际反应过程中是具有较大反应热的可逆反应，所以它可以作为能源的储存介质。这样就可以使得甲烷和二氧化碳这样的惰性气体能够在一定程度上实现活化来进行相应的转变。近几年以来，人们对重整过程中催化剂的选择给予了高度的重视，并且在催化剂助剂、催化剂积碳行为以及催化反应理论等方面都取得了一系列的成果。2 负载型技术催化剂2.1 活性组分活性组分见表1。表1 活性组分活性金属担载量%反应温度K1.Al2O3Rh>Pd>Ru>Pt>Ir1823Rh>Pd>Pt>>Ru0.5~1823~973Ir>Rh>Pd>Ru11 050Ni>Co>>Fe9773~973Ni>Co>>Fe101 023Ru>Rh0.5873Ru>Rh0.5923~1 0732.SiO2Ru>Rh>Ni>Pt>Pd1973Ni>Ru>Rh>Pt>Pd>>Co0.58933.MgORh>Ru>Ir>Pt>Pd0.51 073Ru>Rh>Ni>Pd>Pt1973Ru>Rh~Ni>Ir>Pt>Pd1823Ru>Rh>Pt>Pd19134.Eu2O3Ru>Ir1~5873~9735.NaYNi>Pd>Pt2873在实际研究的过程中，甲烷二氧化碳重整制合成气的催化剂一般都会采用除锇外贵金属元素（钌、铑、铱、钯、铂）作为主要的活性组分，表1所示，其中钌、铑、铱催化性能较好，钯、铂次之。贵金属催化剂在甲烷氧化碳的重整反应中表现出了较高的活性，并且其选择性和抗积碳的性能也比非贵金属的性能要好。然而实际生产中，贵金属资源稀缺，价格昂贵，并且要考虑再回收问题，所以我国在实际研究的过程中，对摘 要：近几年随着我国科学技术和经济水平的不断发展和提升，随之而来的环境问题也日益严峻，而二氧化碳则是重要的一环，为此我国政府以及相关工作部门加强了对甲烷和二氧化碳催化重整制合成气的研究力度。在甲烷和二氧化碳催化重整的相关技术取得阶段成果的同时，在反应时涉及的难点部分：催化剂的活性组分、载体的研究以及助剂的研究取得了突破，这体现出对工业发展质量和速度的高度肯定，但重整过程中仍然存在催化剂积碳失活等问题。主要对重整过程进行了综述，对重整过程需要的催化剂活性组分、载体以及催化剂积碳行为进行了介绍，并对制备方法进行了讨论。关键词：甲烷；二氧化碳；催化重整；制合成气；研究进展；工艺技术中图分类号：O643.36；X51 文献标志码：A 文章编号：1003–6490（2019）09–0056–02Research Progress and Technology of Catalytic Reforming of Methane with Carbon Dioxide to Synthetic GasChang HuiAbstract：In recent years，with the continuous development and improvement of science，technology and economy in China，the environmental problems are becoming more and more serious.Carbon dioxide is an important link.Therefore，our government and relevant departments have strengthened the research on catalytic reforming of methane and carbon dioxide to syngas，in methane and carbon dioxide.At the same time，the related technologies of carbon dioxide catalytic reforming have achieved some achievements，and the difficult parts involved in the reaction：the research of active components，carriers and promoters of catalysts have made breakthroughs，which reflects the high affirmation of the quality and speed of industrial development，but the deactivation of catalyst carbon deposition still exists in the process of reforming.And so on.In this paper，the reforming process is reviewed.The active components，supports and carbon deposition behavior of catalysts needed in the reforming process are introduced.The preparation methods are also discussed.Key words：methane；carbon dioxide；catalytic reforming；synthesis gas；research progress；process technology甲烷二氧化碳催化重整制合成气的研究进展和工艺技术常 卉（山西潞安煤基合成油有限公司，山西长治 046000）
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展
周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬
【摘 要】甲烷重整是制取合成气的重要方法之一，催化剂是重整工艺中的重要组成部分。综合国内外的研究现状，详细论述了甲烷重整反应的几种不同的途径，并针对不同的途径介绍了其反应机理以及催化剂的组成。%Methane reforming is
an importan t way to product syngas. And the catalyst in the reforming
process is an important part. Accordding to the research status at home
and abroad, the reforming reaction of methane are discussed in detail in
several different ways and for different ways to introduce the compositi on
of the reaction mechanism and catalyst in this paper.
【期刊名称】《安徽化工》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】4页(P21-23,28)
【关键词】甲烷重整;合成气;催化剂
【作 者】周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬
【作者单位】安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南232001
【正文语种】中 文
【中图分类】O623.11 甲烷是天然气的主要成分，约占到90%。由于甲烷分子的化学性质十分稳定，很难将其直接转化为其他化工产品。目前，甲烷转化的主要方式为间接转化:即先将甲烷转化为合成气（H2/CO）,然后再通过F- T合成等方式转化为其他重要的化工产品。
甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展
第５期 余长林等：甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展 ６７
甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展
余长林，周晓春
（江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州３４１０００）
摘要：介绍了甲烷催化部分氧化制合成气的研究现状，综述了甲烷催化部分氧化制的反应热力学、动力学、反应机理、催化 剂研制等方面的研究进展，重点对催化剂的活性组分、助剂和载体进行了评述。认为助剂的掺杂改性和加强活性组分与载体之 间相互作用是提高催化剂活性和稳定性的关键。 关键词：甲烷；部分氧化；催化剂；热力学；动力学；机理；合成气 中图分类号：ＴＱ ０３２ ０ ６４３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１・９２１９（２０１１）０５－６７－０６
我国具有丰富的天然气资源，如何提高天然气 的利用价值非常重要。目前天然气转化利用的主要
方法有两种：一是直接转化法【】嗣，就是不经过合成
气或其它中间步骤将甲烷直接转化为化工产品，这
个过程包括甲烷氧化偶联制乙烯、乙烷，甲烷选择
性氧化制甲醇和甲醛，以及甲烷无氧芳构化等反
应；二是间接转化法［２１，是指先将甲烷转化为合成气
（ＣＯ＋Ｈ：），再由合成气制备氨、甲醇、乙醇、烃类燃料
等化工产品。直接转化法中甲烷转化率和产品收率
甚低，短期内难以实现工业化。间接转化法是甲烷
利用的主要途径，研究和开发制备合成气的新工
艺，寻找和改进催化剂是天然气综合利用的关键和 核心。 甲烷转化成合成气的方法有水蒸汽重整、二氧
化碳重整、甲烷部分氧化（ＰＯＮ）以及它们之间的组
合［４］，其中水蒸汽重整法早已实现工业化。水蒸汽重
整网是可逆强吸热反应，高温有利于化学平衡正向
进行，此过程能耗高，设备投资大，并且产物中Ｈ２／
Ｃ０摩尔比大于３，不利于合成甲醇、费托合成（Ｆ－Ｔ
合成）等后续过程。二氧化碳重整所得合成气ＨＪＣＯ 比约为１，比较适合作Ｆ－Ｔ合成的原料，但二氧化碳
重整仍需消耗大量热量，同时甲烷转化率低，催化 剂因为积炭而失活严重。ＰＯＭ反应制合成气的过程
Ni基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能研究
第９期 王婷婷，等：Ｎｉ基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能 壅 ： ：
Ｎｉ基催化剂在甲烷催化氧化重整制合成气中的性能研究
王婷婷 ，张恒 ，董新法 ，林维明。
， （１．曲阜师范大学化学与化工学院，山东曲阜２７３１６５；
２．华南理工大学化学与化工学院，广东广州５１０６４０）
摘要：采用浸渍法制备了Ｎｉ—Ｃｅ催化剂并用于甲烷部分氧化与水蒸汽重整耦合反应过程。实验考察了焙烧温度、还原条件、前驱 体原料等制备条件对催化剂活性的影响，并研究了催化剂的积炭情况及稳定性。结果发现，在适宜的制备条件下得到的Ｎｉ—Ｃｅ
催化剂对本反应体系具有良好的催化性能，转化率和选择性均达到９５％以上。 关键词：甲烷；部分氧化；合成气 中图分类号：ＴＱ４２６．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２００８）０９—０００９—０４
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｎｉ—Ｃｅ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｆｏｒ Ｍｅｔｈａｎｅ，
Ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ Ｓｔｅａｍ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ Ｓｙｎｇａｓ
ＷＡＮＧ Ｔｉｎｇ—ｔｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｅｎｇ ，ＤＯＮＧ Ｘｉｎ一 ，ＬＩＮ Ｗｅｉ—ｍｉｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｕｆｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｕｆｕ ２７３ １ ６５，ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｉ—Ｃｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｉｍｐｒｅｇｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ
ｍｅｔｈａｎｅ，ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ ｓｔｅａｍ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｏ ｓｙｎｇａｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ
LaNiO3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气的研究
LaNiO3催化剂上甲烷催化部分氧化制合成气的研究
摘要:采用溶胶-凝胶法制备了不同柠檬酸添加量的LaNiO3催化剂，并利用XRD、SEM、BET对催化剂结构进行了表征，采用常压下固定床石英管反应器考察了催化剂对甲烷部分氧化制合成气的反应性能和稳定性，其甲烷转化率与反应温度、柠檬酸添加量有关．结果表明，硝酸镧、硝酸镍及柠檬酸之间的摩尔比La:Ni:CA为1:1:3的催化剂具有良好的催化活性，800℃时甲烷的转化率为95.6％，CO选择性可达82.5％，100 h的连续测试显示该催化剂具有良好的稳定性．
关键词：LaNiO甲烷部分氧化 合成气
甲烷部分氧化制合成气(POM)是近年来备受国内外关注的研究热点．该反应是一个温和的放热反应，能耗低，反应速度快，所制得合成气中H2／CO之比很适合于合成甲醇及其它F-T合成反应，而且反应温度下不会产生NOx及很少的CO，对维持生态平衡具有重要意义．甲烷部分氧化制合成气的催化剂主要有贵金属(Pt、Pd、Rh、Ru、Ir)系列和以Ni和Co为主的ⅧB族过渡金属催化剂．由于成本上的优势，Ni基催化剂较适用于工业生产，但存在高温下可能失活的缺点，因此催化剂的长期稳定性是必须解决的问题。本文应用溶胶凝胶法制备了不同柠檬酸配比的LaNiO3催化剂，考察了LaNiO3催化剂用于甲烷部分氧化制合成气的催化活性及稳定性。
1实验部分
1.1 催化剂制备
采用溶胶-凝胶法制备，以金属硝酸盐为原料，水为溶剂，柠檬酸为络合剂。将Ni(NO)3•6H2O和La(NO)3•6H2O按1：1的比例混合于蒸馏水中，并保证每种金属离子在水溶液中的浓度为0.1 M，然后将一定计量的柠檬酸加入其中，在25℃下搅拌2 h后在70℃的水浴中蒸发12 h，待呈凝胶后在400℃下的空气氛围中预焙烧2 h，然后在某一温度下的氧气氛围下焙烧4 h得到最终的催化剂样品。
本文中，我们固定了其它工艺条件，仅考察柠檬酸的用量从而确定溶胶-凝胶法制备LaNiO3催化剂的相对较佳的工艺过程。为简便起见，硝酸镧、硝酸镍及柠檬酸之间的摩尔配比简记为La:Ni:CA。
应用化工技术毕业设计（论文）-甲醇合成技术的研究进展
毕业设计（论文）
甲醇合成技术的研究进展
专业名称：专业名称： 应用化工技术应用化工技术
学生姓名：学生姓名： 丁志敏丁志敏
班 级：级：级： 2010 2010应化（应化（11）班）班
学 号：号：号： 1006100101 1006100101
指导教师：指导教师： 刘迪刘迪
2012 2012 年年12月15日
摘 要
介绍了近年国内甲醇产业最新发展情况，特别对煤基甲醇和以它为原料生产
低碳烯烃作了比较详细论述。低碳烯烃作了比较详细论述。煤基甲醇制乙烯和丙烯在我国具有重要意义，煤基甲醇制乙烯和丙烯在我国具有重要意义，煤基甲醇制乙烯和丙烯在我国具有重要意义，20062006
年我国甲醇表观消费量达800万吨，万吨，20072007年需求量将达900万吨以上，今后几
年还将以每年8%-10%8%-10%的速度增长。甲醇生产能力和产量的快速增长、特别是煤的速度增长。甲醇生产能力和产量的快速增长、特别是煤
基甲醇的兴起已引起关注。基甲醇的兴起已引起关注。预计，预计，预计，煤基甲醇为原料生产乙烯、煤基甲醇为原料生产乙烯、煤基甲醇为原料生产乙烯、丙烯和作为新型燃丙烯和作为新型燃
料以及相关技术，在中国具有璀璨的发展空间和广阔的市场前景。
关键词：甲醇，煤气化，燃料，烯烃：甲醇，煤气化，燃料，烯烃
目 录
前 言言.............................................................. 1
1 1 天然气制甲醇合成气工艺及进展天然气制甲醇合成气工艺及进展天然气制甲醇合成气工艺及进展..................................... ..................................... 2
1.1天然气添加CO2一段蒸汽转化 .................................... 2
1.2天然气与CO2催化转化 .......................................... 2
甲烷转化的基础知识
甲烷转化的基础知识
一、甲烷部分氧化（POM）：
甲烷部分氧化（POM）制合成气的一个优势是温和的放热反应。在750~800℃下，甲烷平衡转化率可达90%以上，CO和H2的选择性高达95%，反应接触时间短（下于10-2s），可避免高温非催化部分氧化法伴生的燃烧反应，生成合成气的CO和H2摩尔比接近2，适合于甲醇生产要求。
二、甲烷转化的化学反应：
甲烷部分氧化制合成气的总反应式如下：
CH4+ 1/2O2=CO+2H2+35.5kJ/mol
但实际反应过程非常复杂，而且伴有一些副反应发生，包括氧化反应、重整反应、水煤气变换反应以及积炭和消炭反应等。
① 氧化反应
CH4 + 2O2=CO2+2H2O +802kJ/mol
CH4 + 3/2O2=CO+2H2O +519kJ/mol
CH4 + 1/2O2= CO2+H2+561kJ/mol
CH4 + 3/2O2= CO2+2H2+319kJ/mol
H2+ 1/2O2= H2O +241.83kJ/mol
CH4+ O2=CO+ H2O +H2+278kJ/mol
② 重整反应
CH4+ H2O≒CO+3H2－206kJ/mol
CH4+ CO2≒2CO+2H2－247kJ/mol
③ 水煤气变换反应
CO+ H2O≒CO2+H2+41.2kJ/mol
④ 积炭和消炭反应
CH4≒C+H2－74.9 kJ/mol
2CO≒CO2+C +172.4 kJ/mol
C+ H2O≒ CO +H2－131.36 kJ/mol
三、甲烷部分氧化制合成气反应的平衡常数：
甲烷部分氧化制合成气反应的平衡常数可用下面公式表示：
kp= (p CO · p H22) / (p CH4· p O21/2)
式中kp——甲烷部分氧化制合成气反应的平衡常数
p CH4 、p CO、 p H2、 p O2——分别表示甲烷、一氧化碳、氢气、氧气的平衡分压。