甲烷偶联及其等脑子体制备催化剂方法研究.pdfVIP

甲烷偶联及等离子体制备催化剂方法的研究 宫为民 张秀玲 代斌 朱爱民 张报安 (大连理工大学碳资源综合利用开放实验室，大连116012) 邓新禄 陆文祺 张家良 (大连理工大学三束材料改性国家重点实验室，大连116023) 摘要 本文利用脉冲电晕等离子体技术。使常规热化学法需在1370K以上才能发生的甲烷脱氢偶联制 C2烃反应，在常温常压F即可实现，制得C2、C]、C一烃化合物；等离子体与多相催化作用结台对 甲烷偶联反应的研究表明：两者具有良好的协同作用：利用冷等离子体技术制备的负载型金属氧化 物催化剂崩于甲烷偶联反应与化学注制吾的同种催化剂相比，前者效果明显优于后者。研究表明： 冷等离子体技术有望成为高教催化剂制备的新方法。 甲烷偶联的研究概况 1．1研究的意义 全世界的有机化学工业和能源的85％左右建立在石油、焊炭、天然气基础上。本世纪50年代 前，世界能游埔费以煤为主，到50年代中期石油化工迅猛发展，全球石油年消耗量超过煤炭。能 源消费已进入由油为主的时代，恒长期对石油资源的过度开采，石油储量已日趋贫乏。据预测… 到2020年世界能源结构平石油的比例将从目前的41％降至20％，而天然气将从昌前的25％增加到 40％左右，有望在21世纪取代石油成为主要能源。原因在于天然气有着十分丰富的资源，全世界已 探明储量为142万亿立方米，远景储量为250--350万亿立方米。目前天然气作为化工原料，主要 限于合成氨、甲醇等．其用量{里占天然气消耗量的5—1％，因此各发达国家都在为天然气工业制定 长期发展计划，国际学术界和工业界对天然气转化的兴趣也日益浓厚．自】987年以来已先后召开 过4次国际天然气转化会议。 近十年来．我围探明六然气储掣了：增，1993年为5．0×10”m。，约占世界资源鼍的10％，但我 7×l 国1996年的天然气的产量仅为1o…m’，气、}Ⅲ产量比仅为I：j0。。(发达国家为】：．为 此我国提出要加快天然气工业的发展。 天然气的主要成分是甲坑(占90％以上)，而甲烷的分子稳定，因此实现甲烷的化学转化一直 是困扰化学界的一个难题．也是研究的热点。 1．2甲烷转化的途径 甲烷的化学转化分间接转化和直接转化两种途符““，简述如下： 瞵融 CH。 {＼／飞 13甲烷催化氧化偶联存在的问题 85一 甲蜣直接催化氧化偶眭流程短、方法简便。成为甲烷转化的主要途径．但也遇到许多困难 (}1甲烷转化章与c2选择率之和至今来超过t00％，c2收率难以突破25％。 (2)反应温度高(700—850℃左右)，易侄c2深度氧化，而且催化剂易烧结或流失． (j、反应强放热．易引起局部过热．使催化剂失活．反应器设计困难a 1．4甲烷偶联新方_f圭 雌化 等离子体{一电弧法 甲烷偶联 么辨珩 ∥高频 等离子体6—微波 弋脉冲放电 二脉冲放电等离子体作用下的甲烷脱氢偶联反应 在常温常压下．实验考察了脉冲电晕等离子