北京締森科技發(fā)展有限公司
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閱讀：23發(fā)布時間：2025-10-3
| 甲烷低溫部分氧化催化劑制備及催化性能研究 北京締森科技催化加氫反應釜，在甲烷低溫部分氧化催化劑制備及催化性能研究的應用
【作者】 潘冬暉； 【導師】 陳冠益； 邵德洲； 【作者基本信息】 ， 環(huán)境工程， 2014， 碩士 【摘要】 天然氣資源儲量豐富，被認為是21世紀能夠取代煤和石油的主要能源及化工原料，其消費也呈現(xiàn)出逐年高速增長的趨勢。大部分天然氣田位于邊遠地區(qū)或者海底，而氣體介質(zhì)的遠距離運輸成本較高。油田伴生氣由于利用成本高而采用焚燒放空的方式進行處理，既浪費能源又污染環(huán)境。天然氣和油田伴生氣的成分均為甲烷，將甲烷直接原位轉(zhuǎn)化為便于運輸?shù)囊后w燃料（如甲醇），對充分利用邊遠地區(qū)及油田伴生氣具有重要的意義。目前，甲烷直接催化氧化制甲醇主要集中于氣固多相催化氧化及液相催化氧化，氣固多相催化氧化體系轉(zhuǎn)化率及選擇性難以同時提高，液相催化氧化體系強酸介質(zhì)對設備腐蝕高，均難以進行大規(guī)模工業(yè)應用。本文以金屬負載的分子篩為催化劑，H2O2為氧化劑，在水介質(zhì)中進行甲烷部分氧化反應，以期望能開發(fā)出新型的液相催化反應介質(zhì)及其相應的催化劑。本文以研制甲烷在水介質(zhì)中低溫氧化催化劑為目的，采用液相離子交換法制備了Fe/ZSM-5和Fe-Cu/ZSM-5催化劑，利用SEM、BET、ICP、XRD、XPS等方法對催化劑的組成結構及表面負載狀況進行表征分析，并研究了其在水介質(zhì)中催化甲烷低溫氧化反應的催化性能。（1）以HZSM-5分子篩為載體，制備了Fe/ZSM-5催化劑，活性組分Fe以Fe2O3的形式高度均勻的分散在載體ZSM-5表面及其孔道內(nèi)，在硝酸鐵濃度為0.015M時，F(xiàn)e的負載量為1.51%。Fe/ZSM-5催化劑進行一次反應后，活性組分Fe的含量有所損失。在反應溫度為50℃，反應壓力為30bar，催化劑投加量為0.1g，1M的H2O2溶液30mL，反應時間為3h，攪拌速率為500rpm的反應條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為2.28%，甲醇產(chǎn)量可達33.20μmol。（2）以HZSM-5分子篩為載體，制備了Fe和Cu共同負載的Fe-Cu/ZSM-5催化劑，F(xiàn)e和Cu分別以Fe2O3和CuO的形式高度均勻的分散在載體ZSM-5表面及其孔道內(nèi)，在硝酸鐵和硝酸銅的濃度分別為0.015M和0.01M時，F(xiàn)e和Cu的負載量分別為1.05%和0.92%。在優(yōu)化后的反應條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為2.31%，甲醇的產(chǎn)量為85.59μmol，表明Fe-Cu/ZSM-5催化劑在催化甲烷轉(zhuǎn)化反應的過程中，F(xiàn)e的負載有助于甲烷的活化，但是甲醇深度氧化反應的也同時發(fā)生；Cu的負載對甲烷轉(zhuǎn)化活性的提高作用不明顯，但有利于提高甲醇的選擇性；Fe和Cu共同負載使得甲醇的產(chǎn)量及甲烷的轉(zhuǎn)化均有顯著的提高。 北京締森科技發(fā)展有限公司 加氫反應釜，催化反應裝置，小型高壓反應釜，實驗室反應釜 |
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