加压条件下甲烷、空气和水蒸汽转化制合成气的研究

甲烷部分氧化（POM）制合成气是目前天然气综合利用的有效途径之一。与传统的水蒸汽重整法相比，该法具有反应速度快，能耗低，设备投资小及生产的合成气中H2/CO比接近于2等优点而备受人们的关注。鉴于目前有关甲烷部分氧化制合成气的研究大部分是在常压下进行，而工业上很多由合成气制下游产品的后续过程通常都在较高压力下操作，本论文在前人研究工作的基础上，重点开展了加压条件下甲烷部分氧化制合成气的研究。 由于加压条件下甲烷纯氧反应体系存在易爆炸、催化剂表面易积碳及床层热点突出等不利因素，本文采用甲烷、空气和水反应体系，研究了Ni催化剂的催化性能，得出8wt％Ni催化剂具有最佳催化活性，并在此基础上考察了各类助剂对催化性能的影响，其中以添加2％La2O3的Ni-La催化剂性能最佳。使用8小时后的催化剂基本无积碳，也没有明显的Ni流失现象。对床层温度分布的研究表明，在甲烷、空气和水体系中，Ni基催化剂床层已不存在明显的热点，POM主反应区位于床层的上段，而床层下段形成一温度变化很小的高温区。 鉴于目前甲烷部分氧化反应引发过程以及反应引发前后Ni的价态变化很少有人研究的情况，我们通过MS-TPSR技术研究了Ni催化剂上POM反应的引发过程和反应引发前后Ni的价态变化以及助剂La的添加对Ni催化剂引发行为的影响。