低溫甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯BaCO-,3--La-,2-O-,3-催化劑的研究.pdf

1、甲烷氧化偶聯(lián)(OCM)是天然氣直接催化轉(zhuǎn)化制取低碳烴的有效途徑之一，但常規(guī)的甲烷氧化偶聯(lián)催化劑大多在高溫才能進(jìn)行。由于OCM反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)中發(fā)生的甲烷深度氧化生成COx的反應(yīng)也是強(qiáng)放熱反應(yīng)，因此在加熱爐控制溫度較低的條件下進(jìn)行甲烷氧化偶聯(lián)制低碳烴的反應(yīng)，這樣就可以大大減少甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)的能耗，在工業(yè)應(yīng)用中有很好的應(yīng)用前景。 本文以BaCO<,3>和不同的鑭化合物作為催化劑組分，分別采用干混法和濕混法制備了BaC

2、O<,3>質(zhì)量含量為2.5％-15％的BaCO<,3>/La<,2>O<,3>催化劑，在微型固定床反應(yīng)器上評(píng)價(jià)了催化劑的甲烷氧化偶聯(lián)反應(yīng)性能，考察了催化劑的制備方法、催化劑組成、催化反應(yīng)條件對(duì)催化劑性能的影響，以及催化劑床層中的熱點(diǎn)效應(yīng)以及低溫穩(wěn)定性，比較了其它MCO<,3>/La<,2>O<,3>催化劑的低溫OCM活性結(jié)果。同時(shí)采用XRD和TPR等分析手段對(duì)BaCO<,3>/La<,2>O<,3>催化劑的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。

3、 結(jié)果表明：較低的爐溫條件下，濕混法制備的催化劑的催化活性高于干混法，而純La<,2>O<,3>為鑭源制備的催化劑活性高于La(NO<,3>)<,3>為鑭源的催化劑催化活性。在空速36000 mL.g<'-1>．h<'-1>，烷氧比為2和爐溫300℃條件下，濕混法La<,2>O<,3>源制備的10％BaCO<,3>/La<,2>O<,3>催化劑綜合性能最好，甲烷轉(zhuǎn)化率與C<,2>選擇性分別達(dá)到37.4％和39.3％左右，C<,2

4、>的收率達(dá)到了14.7％。爐溫150℃時(shí)，該催化劑反應(yīng)230h催化劑的活性保持平穩(wěn)，230h后催化劑的活性開(kāi)始下降。300℃的爐溫下對(duì)不同10％BaCO<,3>/La<,2>O<,3>的催化劑進(jìn)行床層溫度進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)最高溫度點(diǎn)比爐溫高出近400℃。 XRD結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所有催化劑都存在La<,2>O<,3>物相，干混法制備的催化劑存在明顯的BaCO<,3>的衍射峰，而濕混法La<,2>O<,3>源制備的催化劑中存在少量的La(OH)<