NaF/Sm_2O_3催化劑上甲烷的氧化偶聯(lián)反應(yīng)

【摘要】： 甲烷作為天然氣的主要成分，近年來世界上許多國家對其加工利用十分重視。從應(yīng)用環(huán)境及環(huán)保兩方面考慮，甲烷資源的優(yōu)化利用都具有重要意義。自1982年聯(lián)碳公司宣布利用甲烷可直接氧化偶聯(lián)制乙烯和乙烷以來，研究者圍繞這一反應(yīng)開展了大量的工作。目前在催化劑的改進(jìn)及反應(yīng)歷程方面已取得一定進(jìn)展，但仍存在一定的問題，如反應(yīng)溫度過高，催化劑的活性和穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步的提高等。本文主要針對存在的這些問題，開發(fā)具有低溫活性的甲烷氧化偶聯(lián)催化劑體系，并對其甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能進(jìn)行了研究。得到的主要結(jié)果如下： 一、NaF改性的Sm_2O_3催化劑上的甲烷偶聯(lián)反應(yīng) 通過對Sm_2O_3催化劑的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能的考察發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有較好的低溫反應(yīng)活性，在550℃下，其甲烷轉(zhuǎn)化率為為22.3％，C_2產(chǎn)率為9.2％，但隨著反應(yīng)溫度的提高，C_2產(chǎn)率反而下降。對于該催化劑體系，C_2高產(chǎn)率出現(xiàn)在低溫區(qū)，這與催化劑本身固有的低溫活性有關(guān)。NaF的引入明顯提高了甲烷轉(zhuǎn)化率和C_2選擇性，降低了CO_2的選擇性，提高了C_2產(chǎn)率，改善了催化劑的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)活性，但隨著NaF的引入，催化劑的最佳活性溫度也隨之上升。通過對催化劑的制備方法的研究發(fā)現(xiàn)，混合法制備的催化劑比浸漬法具有更好的反應(yīng)性能，催化劑焙燒過程中焙燒溫度對催化劑的性能也有一定的影響，高溫焙燒制備的催化劑優(yōu)于低溫焙燒制備的催化劑。 二、甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)條件的優(yōu)化 1、該催化劑體系的最佳反應(yīng)工藝條件為空速4000h~(-1)，常壓和反應(yīng)溫度700℃，CH_4/O_2=3：1，該條件下甲烷轉(zhuǎn)化率為31.8％，C_2選擇性為49.5％，C_2收率為15.8％。 2、50小時的催化劑的穩(wěn)定性實驗得到的C_2平均收率在12.4％以上，且催化劑性能穩(wěn)定，催化劑活性未見明顯下降，具有較好的催化性能。 三、CO2作為氧化劑在催化劑上的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能 浙江人學(xué)丁程碩上學(xué)位論文 l．COZ分壓對反應(yīng)的影響 隨著 COZ分壓的增加，甲烷轉(zhuǎn)化率隨之上升，當(dāng) COZ分壓達(dá)到 30KP2 時，甲烷轉(zhuǎn)化率最大，進(jìn)一步增加 COZ分壓，甲炕轉(zhuǎn)化術(shù)變化個大：W CZ 選擇性和產(chǎn)率隨 CO。分壓增大呈上升趨勢。因此，卅高 CO／比I］’刊廠小炕 氧化偶聯(lián)反應(yīng)。 2、溫度對反應(yīng)的影響 ＊比和CO。的轉(zhuǎn)化率及＊選擇性隨著反應(yīng)汕拄的升人巾門川－，【叫H， 乙烯與乙烷的比也隨著反應(yīng)溫度的升高而上升，這悅山1 人卜）乙烯XX乙炕 脫氫形成的。在820℃可獲得4．刀％的甲烷轉(zhuǎn)化率和帕、S％的Q選仟卜，悅 明在催化劑上溫度升高對該反應(yīng)有利，也暗示溫度什高丫汁十協(xié)島郴化刊人 面的COZ的活性。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 氧化偶聯(lián) 活性 二氧化碳
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2002
【分類號】：O643.32
【目錄】：

• 第一章 緒論8-19
• 1．1 研究背景8
• 1．2 甲烷轉(zhuǎn)化利用途徑8-9
• 1．3 甲烷活化的主要方式9-12
• 1．4 甲烷轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)12-14
• 1．5 甲烷氧化偶聯(lián)的反應(yīng)機(jī)理14
• 1．6 甲烷氧化偶聯(lián)催化劑的研究14-17
• 1．7 反應(yīng)器及工藝的開發(fā)研究17-19
• 第二章 實驗部分19-23
• 2．1 主要原料與試劑19
• 2．2 甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)的評價19-20
• 2．3 試驗裝置20-21
• 2．4 試驗步驟21-23
• 第三章 甲烷氧化偶聯(lián)催化劑Sm_2O_3上的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)23-34
• 3．1 Sm_2O_3催化劑上甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能評價23-26
• 3．2 NaF改性的Sm_2O_3催化劑上的甲烷偶聯(lián)反應(yīng)26-34
• 第四章 NaF改性的Sm_2O_3催化劑上的甲烷偶聯(lián)反應(yīng)活性考察34-49
• 4．1 NaF/Sm_2O_3催化劑上的甲烷偶聯(lián)反應(yīng)活性考察34-35
• 4．2 NaF/Sm_2O_3催化劑上甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)條件的優(yōu)化35-45
• 4．3 CH_4/O_2的影響45-46
• 4．4 氣相壓力的影響46-47
• 4．5 水蒸汽添加量的影響47-49
• 第五章 CO_2作為氧化劑甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能的研究49-53
• 5．1 文獻(xiàn)綜述49
• 5．2 實驗部分49-50
• 5．3 結(jié)果與討論50-53
• 第六章 結(jié)論與展望53-55
• 致謝55-56
• 主要參考文獻(xiàn)56-57

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