合成天然气过程中甲烷化催化剂的研究进展

关键词：合成天然气；甲烷；催化剂；建议

 引言

        天然气的有效使用改善了煤气中毒问题对人们生命安全的危害和污染问题对环境的负面影响。在实践合成天然气的技术中，具体使用了CO-甲烷化技术的操作。其中该操作的核心反应是利用CO+3H₂→CH₄+H₂O，但是由于該操作中会产生大量的热，且多伴随有具有还原性的C，容易引发副反应而导致甲烷物质发生裂解。因此需要重视该技术的应用方法和应用设计。

 1.甲烷化催化剂的技术运用分析

        目前在国内所使用的甲烷化催化剂技术，主要是应用于合成天然气的产业为根本，在过程中多应用了欧洲公司中关于高温甲烷化的操作流程。现阶段我国仍是用煤大国，特别是在南方诸多地区根本不适合通入天然气技术。因此需要基于国外对甲烷化催化剂技术的拓展进行系统的开发，将天然气的逐步引入各家各户当中，这对于我国的发展也有着积极的意义。

2. 技术运用进展及创新

        2.1 载体运用分析

        在单一载体的使用过程中，主要是以氧化物作为核心催化剂，有效拓展γ- Al₂O₃、二氧化硅、二氧化锑等物质作为负载支持物。

        在γ- Al₂O₃使用过程中，主要是由于该物质的物理性质（熔点高、耐热性）较好，因此该物质能够有效提高催化剂的酶活性，实际过程中通常会使用金属镍作为附加物质，提高金属的活性。但随着温度的不断升高容易促使镍金属发生“高温失活”现象，进而导致γ-Al2O3的稳定性不能得到系统的保证。

        在二氧化硅物质的使用过程中，主要是由于Si物质较为特殊的非金属性质，进而促使在后期操作容易促使孔结构的生成。同时Si物质也具有一定的金属性质，能够有效地提高载体对高温的抗性和腐蚀性的抗性。在实际使用过程中二氧化硅能够有效避免与添加金属的反应，进而在过程中提高了粒子的分散距离。因此使用二氧化硅作为催化载体时，需要注意其孔位的关系，但是在实际应用中需要避免该物质与金属的间距大小，进而有效地保证金属的活性和催化剂的酶活性[1]。

        在复合载体的运用过程中，能够有效单一载体温控问题、粒子间距问题等方面的劣势，运用合理的模式提高了载体的酶活性。在拓展ZrO₂-Al₂O₃物质与实际操作的应用中，其主要应用三氧化二铝的中Al³⁺还原性质较好的特点并结合ZrO₂物质的作用下加大了载体的还原性能。同时可以将ZrO₂物质变更为TiO₂，也可以强化载体之间的化学作用。因此需要在实践操作中改善单一载体的劣势现象，将新型、可复合型的物质融入该产业的发展当中，能够有效提高产业的基本产量。

        2.2 催化剂运用的分析

        在实际运用过程中，催化剂的使用能够加快反应的进行，因此合理的选用在操作运用的催化剂也是该操作应当注意的问题。就元素周期表的金属元素来说，过渡金属能过有效满足催化的作用。在操作中具体使用28号金属Ni、77号金属Ir、46号金属Pd和44号金属Ru。在实际应用中金属钌（Ru）能够在307℃的温度下进行反应。在此过程中反应物中的一氧化碳能过在高温的环境下全部转化为CH₄物质，从本质中提高了反应的基本效率。但是该金属的应用操作和成本支出较高，因此该金属在实际操作中运用的相对较少。

        2.3 助剂的运用分析

        现价段合成天然气的操作中，不可避免将助剂进行有效添加，从根本上提高反应的催化现象和机器的使用寿命。在实际操作中助剂能够有效控制金属Ni的金属活性，有利于防治浸提缺陷的发生。因此需要将合理的助剂使用于技术拓展与使用操作中。就现阶段的用户而言，使用晶格缺陷助剂能够有效的改善金属在反应堆中的酶活性，并能够提高金属的积碳性质，进而有效控制了金属的分散度，减少了裂解现象的发生[2]。同时合理的使用电子助剂也能够改善sp杂化轨道中金属的缺陷。在某些报道中有些学者使用锰元素作为反应助剂，结合过渡金属元素的性质进行相应的调研，主要是过渡金属元素能够在实践过程中加大催化效率。

        2.4 创新运用分析

        需要在未来的天然气合成使用的过程中有效分析各类化合物和金属物质的基本性质，分析金属物质在各类情况中的粒子作用和可能产生的化学反应进行合理的权衡。控制反应堆内的温度参数在320℃左右，有效拓展不同的催化剂、助剂的使用，能够改善甲烷的催化反应。同时需要拓展氧化镁的使用，使用不同的碱性金属也能达到合理的催化作用，进而在实际操作中减少甲烷的裂解现象，也从根本中增强工业的经济效益。

3 .结束语

        必须全面优化甲烷化技术的操作模式和操作运用，有效改善天然气的产量的问题，进而提高产业技术效益。因此基于CO-甲烷化技术进行创新，融入CO₂-甲烷化技术或Ni-甲烷化技术，降低甲烷裂解反应而导致利用率降低的现象，也能体现功能性的产业模式。

        参考文献：

        [1]张秀娟.探究生物质合成气甲烷化催化剂研究进展[J].化工管理，2018（6）.

        [2]林江辉，王琼，王捷，etal.生物质合成气甲烷化机理及催化体系研究进展[J].化工学报，2018（5）

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