作者/來(lái)源：江啟瀅 余長(zhǎng)春 沈師孔 (石油大學(xué)(北京)中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司催化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室) 日期： 2009-08-11 點(diǎn)擊率：1907
摘 要 介紹了固定床兩段法甲烷部分氧化制合成氣的新工藝 ,對(duì)在改性的La - Mn 系鈣鈦礦催化劑上發(fā)生的甲烷低溫燃燒進(jìn)行了初步考察 ,比較系統(tǒng)地考察了溫度、壓力等工藝條件對(duì)兩段法造氣工藝的影響 ,結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室的專利催化劑La2O3 - Ni/MgAl2O4 ,進(jìn)行了兩段法工藝 300 h 加壓穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。
結(jié)果表明:將甲烷低溫催化燃燒與部分氧化相結(jié)合 ,采用分段進(jìn)氧方式的兩段法工藝可使甲烷與氧氣的混合更偏離爆炸極限 ,保證了安全生產(chǎn)。同時(shí)利用一段甲烷燃燒放出的熱量將原料預(yù)熱到二段反應(yīng)所需的溫度 ,并在二段反應(yīng)器中將放熱的部分氧化反應(yīng)與吸熱的重整反應(yīng)相結(jié)合 ,可保證整個(gè)造氣過(guò)程在絕熱條件下操作 ,有效避免了部分氧化催化劑床層飛溫。高溫、加壓穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明 ,La - Mn鈣鈦礦貧氧催化燃燒催化劑和部分氧化催化劑La2O3 - Ni/MgAl2O4 催化活性穩(wěn)定 ,適應(yīng)長(zhǎng)周期運(yùn)行。以上這一切都表明兩段法造氣工藝擁有良好的工業(yè)開(kāi)發(fā)前景。
主題詞 貧氧催化燃燒 Ni 基催化劑 甲烷 部分氧化 合成氣 穩(wěn)定性
天然氣將成為21世紀(jì)的主要能源 ,合理利用天然氣成為世界各國(guó)關(guān)注的熱點(diǎn)。間接轉(zhuǎn)化(即先將甲烷制成合成氣 ,再進(jìn)一步制成有用的化工原料)被認(rèn)為是天然氣利用的有效途徑之一。與蒸汽重整、非催化部分氧化等造氣工藝相比 ,甲烷催化部分氧化制合成氣以其能耗小、處理量大、產(chǎn)物合成氣組成適合下游甲醇、 F - T合成等工藝優(yōu)點(diǎn) ,受到越來(lái)越多的關(guān)注[1 ]。
但如何解決部分氧化過(guò)程中甲烷與氧氣安全反應(yīng)不發(fā)生爆炸 ,并避免因反應(yīng)放熱而引起的催化劑床層出現(xiàn)的熱點(diǎn)和飛溫等問(wèn)題 ,成為是否能推動(dòng)部分氧化工藝發(fā)展的關(guān)鍵。針對(duì)以上難題本實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)研制了固定床兩段法造氣工藝。它通過(guò)分段進(jìn)氧 ,在一段反應(yīng)器中進(jìn)行甲烷的低溫催化燃燒 ,消耗部分氧氣 ,使整個(gè)反應(yīng)中甲烷與氧氣的比例更偏離極限區(qū);同時(shí)甲烷催化燃燒預(yù)熱了二段部分氧化反應(yīng)器的原料氣使部分氧化反應(yīng)自熱進(jìn)行。整個(gè)反應(yīng)分兩段進(jìn)行 ,利用燃燒反應(yīng)生成的少量 CO2、 H2O 在二段反應(yīng)器中進(jìn)行的吸熱重整反應(yīng)與溫和放熱的部分氧化耦合 ,實(shí)現(xiàn)絕熱反應(yīng)解決了高溫?zé)狳c(diǎn)問(wèn)題[2 ]。一般甲烷部分氧化制合成氣的工作多在常壓下進(jìn)行 ,反應(yīng)溫度一般也不超過(guò)800 ℃,加壓、高溫條件下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)非常少[3 ]。本文系統(tǒng)地考察了溫度、壓力等工藝條件對(duì)兩段法造氣工藝的影響 ,并完成了高溫、加壓、長(zhǎng)周期穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。
這些工作為兩段法造氣工藝的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) ,有利于甲烷部分氧化新造氣工藝的開(kāi)發(fā)。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1. 1 催化劑制備
(1) 燃燒段使用的是改性后的La - Mn 系鈣鈦礦催化劑 ,采用檸檬酸絡(luò)合法制備。
(2) 部分氧化催....
