甲烷氧化偶聯(lián)催化劑的制備及雙層床反應(yīng)工藝的研究.pdf

1、甲烷氧化偶聯(lián)制低碳烴是從非石油路線提供乙烯等化工原料的一個重要發(fā)展方向，具有重大的意義和工業(yè)應(yīng)用價值。開發(fā)新型和高活性的催化劑及反應(yīng)工藝一直是甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文制備了Li/MgO、Na2SO4/SiO2等系列顆粒催化劑和整體式催化劑，構(gòu)建了雙層床甲烷氧化偶聯(lián)新型反應(yīng)器，對甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能和雙層床反應(yīng)工藝進(jìn)行了研究，取得了如下主要研究結(jié)果。
　　 采用浸漬法制備了Ce改性的4％Li/MgO催化劑，催化劑活性

2、結(jié)果顯示，Ce助劑有利于提高催化劑的C2選擇性，3％Ce添加的催化劑具有較好的OCM活性。制備了一系列Li/MgO/堇青石(D)陶瓷基整體式催化劑用于甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)，考察了不同硅溶膠、過渡膠，以及混合膠為過渡層對催化劑OCM性能的影響。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示過渡層可以提高催化劑的高溫活性有利于C2的生成特別是對乙烷有一定程度的提高，相比其他過渡層，以硅溶膠為過渡層的7％Li/MgO/SiO2/D整體式催化劑上的OCM性能相對較好。
　　

3、 以酸性硅溶膠為硅源，采用溶膠凝膠法制備了Na2SO4/SiO2催化劑，并考察了不同Mn、Fe、Co、La過渡金屬助劑對Na2SO4/SiO2催化劑OCM性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同過渡金屬均不同程度的改變了催化劑的OCM性能，其中金屬M(fèi)n的添加明顯提高了Na2SO4/SiO2催化劑的活性，在2％Mn-5％Na2SO4/SiO2催化劑上可以獲得34.5％的甲烷轉(zhuǎn)化率和56.6％的C2選擇性。以堇青石為基體，硅溶膠為過渡層制備了一系列的

4、Mn-Na2SO4/SiO2/D整體式催化劑，考察了催化劑的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能，結(jié)果表明，Mn和Na2SO4都對催化劑的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)有利，其中7％Na2SO4-3％Mn/SiO2/D催化劑具有較好的OCM反應(yīng)性能。對于7％Na2SO4-3％Mn/SiO2/D催化劑添加Ce助劑后催化劑上C2選擇性隨溫度的增加有明顯的增加趨勢，適量的Ce添加可以抑制C2高溫氧化改善催化劑的OCM反應(yīng)性能。其中3％Ce改性的催化劑上具有較好的OCM反應(yīng)

5、性能。
　　 分別考察了由5％Na2WO4-2％Mn/SiO2顆粒催化劑和3％Ce-5％Na2WO4-2％Mn/SBA-15/Al2O3/FeCrAl整體式催化劑構(gòu)建的顆粒/金屬基整體式催化劑雙層床反應(yīng)器和由5％Na2WO4-2％Mn/SiO2與4％Ce-5％Na2WO4-2％Mn/SiO2/堇青石整體式催化劑構(gòu)建的顆粒/陶瓷基整體式催化劑雙層床反應(yīng)器的OCM性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氣流操作方式為先經(jīng)過顆粒層再通過整體式層的雙層床反