合成天然氣過程中甲烷化催化劑的研究進展

關鍵詞：合成天然氣；甲烷；催化劑；建議

 引言

        天然氣的有效使用改善了煤氣中毒問題對人們生命安全的危害和污染問題對環(huán)境的負面影響。在實踐合成天然氣的技術中，具體使用了CO-甲烷化技術的操作。其中該操作的核心反應是利用CO+3H₂→CH₄+H₂O，但是由于該操作中會產生大量的熱，且多伴隨有具有還原性的C，容易引發(fā)副反應而導致甲烷物質發(fā)生裂解。因此需要重視該技術的應用方法和應用設計。

 1.甲烷化催化劑的技術運用分析

        目前在國內所使用的甲烷化催化劑技術，主要是應用于合成天然氣的產業(yè)為根本，在過程中多應用了歐洲公司中關于高溫甲烷化的操作流程?，F(xiàn)階段我國仍是用煤大國，特別是在南方諸多地區(qū)根本不適合通入天然氣技術。因此需要基于國外對甲烷化催化劑技術的拓展進行系統(tǒng)的開發(fā)，將天然氣的逐步引入各家各戶當中，這對于我國的發(fā)展也有著積極的意義。

2. 技術運用進展及創(chuàng)新

        2.1 載體運用分析

        在單一載體的使用過程中，主要是以氧化物作為核心催化劑，有效拓展γ- Al₂O₃、二氧化硅、二氧化銻等物質作為負載支持物。

        在γ- Al₂O₃使用過程中，主要是由于該物質的物理性質（熔點高、耐熱性）較好，因此該物質能夠有效提高催化劑的酶活性，實際過程中通常會使用金屬鎳作為附加物質，提高金屬的活性。但隨著溫度的不斷升高容易促使鎳金屬發(fā)生“高溫失活”現(xiàn)象，進而導致γ-Al2O3的穩(wěn)定性不能得到系統(tǒng)的保證。

        在二氧化硅物質的使用過程中，主要是由于Si物質較為特殊的非金屬性質，進而促使在后期操作容易促使孔結構的生成。同時Si物質也具有一定的金屬性質，能夠有效地提高載體對高溫的抗性和腐蝕性的抗性。在實際使用過程中二氧化硅能夠有效避免與添加金屬的反應，進而在過程中提高了粒子的分散距離。因此使用二氧化硅作為催化載體時，需要注意其孔位的關系，但是在實際應用中需要避免該物質與金屬的間距大小，進而有效地保證金屬的活性和催化劑的酶活性[1]。

        在復合載體的運用過程中，能夠有效單一載體溫控問題、粒子間距問題等方面的劣勢，運用合理的模式提高了載體的酶活性。在拓展ZrO₂-Al₂O₃物質與實際操作的應用中，其主要應用三氧化二鋁的中Al³⁺還原性質較好的特點并結合ZrO₂物質的作用下加大了載體的還原性能。同時可以將ZrO₂物質變更為TiO₂，也可以強化載體之間的化學作用。因此需要在實踐操作中改善單一載體的劣勢現(xiàn)象，將新型、可復合型的物質融入該產業(yè)的發(fā)展當中，能夠有效提高產業(yè)的基本產量。

        2.2 催化劑運用的分析

        在實際運用過程中，催化劑的使用能夠加快反應的進行，因此合理的選用在操作運用的催化劑也是該操作應當注意的問題。就元素周期表的金屬元素來說，過渡金屬能過有效滿足催化的作用。在操作中具體使用28號金屬Ni、77號金屬Ir、46號金屬Pd和44號金屬Ru。在實際應用中金屬釕（Ru）能夠在307℃的溫度下進行反應。在此過程中反應物中的一氧化碳能過在高溫的環(huán)境下全部轉化為CH₄物質，從本質中提高了反應的基本效率。但是該金屬的應用操作和成本支出較高，因此該金屬在實際操作中運用的相對較少。

        2.3 助劑的運用分析

        現(xiàn)價段合成天然氣的操作中，不可避免將助劑進行有效添加，從根本上提高反應的催化現(xiàn)象和機器的使用壽命。在實際操作中助劑能夠有效控制金屬Ni的金屬活性，有利于防治浸提缺陷的發(fā)生。因此需要將合理的助劑使用于技術拓展與使用操作中。就現(xiàn)階段的用戶而言，使用晶格缺陷助劑能夠有效的改善金屬在反應堆中的酶活性，并能夠提高金屬的積碳性質，進而有效控制了金屬的分散度，減少了裂解現(xiàn)象的發(fā)生[2]。同時合理的使用電子助劑也能夠改善sp雜化軌道中金屬的缺陷。在某些報道中有些學者使用錳元素作為反應助劑，結合過渡金屬元素的性質進行相應的調研，主要是過渡金屬元素能夠在實踐過程中加大催化效率。

        2.4 創(chuàng)新運用分析

        需要在未來的天然氣合成使用的過程中有效分析各類化合物和金屬物質的基本性質，分析金屬物質在各類情況中的粒子作用和可能產生的化學反應進行合理的權衡?？刂品磻褍鹊臏囟葏?shù)在320℃左右，有效拓展不同的催化劑、助劑的使用，能夠改善甲烷的催化反應。同時需要拓展氧化鎂的使用，使用不同的堿性金屬也能達到合理的催化作用，進而在實際操作中減少甲烷的裂解現(xiàn)象，也從根本中增強工業(yè)的經濟效益。

3 .結束語

        必須全面優(yōu)化甲烷化技術的操作模式和操作運用，有效改善天然氣的產量的問題，進而提高產業(yè)技術效益。因此基于CO-甲烷化技術進行創(chuàng)新，融入CO₂-甲烷化技術或Ni-甲烷化技術，降低甲烷裂解反應而導致利用率降低的現(xiàn)象，也能體現(xiàn)功能性的產業(yè)模式。

        參考文獻：

        [1]張秀娟.探究生物質合成氣甲烷化催化劑研究進展[J].化工管理，2018（6）.

        [2]林江輝，王瓊，王捷，etal.生物質合成氣甲烷化機理及催化體系研究進展[J].化工學報，2018（5）

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