甲烷在微波等离子体下直接转化成C2烃

研究了非平衡微波等离子体中影响甲烷脱氢转化的几个因素，如功率、ＣＨ４／Ｈ２比和体系压力。在最佳条件下，甲烷转化率和乙炔的选择性分别达到７７．４６％和７４．０４％。     

微波等离子体下甲烷偶联制乙炔的研究

通过优化设计矩形波导谐振腔微波化学反应器,可以大幅提高微波等离子体下甲烷转化率（最高为93．7％）、C2烃收率（最高为91．0％）和乙炔收率（最高为88．6％）．且优化后,在实验的压强范围内,甲烷转化率和C2烃收率较为稳定,C2烃主要是乙炔,其选择性都在90％以上．生成乙炔的能量产率和时空产率也都比较高．利用发射光谱法对微波等离子体下甲烷偶联制乙炔的反应进行了诊断研究,在300nm～750nm波长范围内激发态物种有：CH,C2,H2,Hα-根据反应产物和激发态物种从化学反应热力学和动力学上对反应机理进行了初步探索．     

二氧化碳和天然气经过微波等离子体直接转化成C2烃

二氧化碳和天然气经过微波等离子体直接转化成Ｃ２烃陈栋梁雷正兰刘万楹＊⒇张承聪洪品杰戴树珊（中国科学院成都有机化学研究所，成都，６１００４１）（云南大学化学系，昆明，６５００９１）二氧化碳和甲烷都是很稳定的非极性分子，要使其分子活化，发生化学反应，转化...     

一氧化碳和甲烷在微波等离子体下直接转化成低碳烃(英文)

本文报道了微波等离子体下（２．４５ＧＨｚ）一氧化碳和甲烷直接转化成低碳烃的一种新方法。研究了影响产物分布的几个因素：微波输入功率、反应物比例及体系压力。乙炔和乙烷是主要有机产物。随着微波输入功率的增加和体系压力或ＣＨ４／ＣＯ比例的降低，乙炔含量增加，乙烷含量减少。反应中有少量乙烯和Ｃ３烃生成。没有检测到Ｃ４及含氧有机化合物。     

反应器型式对甲烷低温等离子体转化制C2烃的影响

就不同反应器对甲烷常压低温等离子体转化制C2烃的影响进行了研究。结果表明,相同的甲烷停留时间和相同甲烷流率下,反应器A和B中反应的主要产物是乙炔,乙烯和乙烷的含量较少,积炭量较多;而反应器C和D中反应的主要产物为乙烷和丙烷,乙烯和乙炔含量较少,积炭量很少。反应积炭对反应器A中甲烷转化率影响很大,对于产物选择性影响不大,而对反应器C中的反应影响较小。根据产物分布可知,在反应器A和B中,由于电子具有很高的能量和密度,甲烷主要解离为碳原子;而在反应器C及D中,由于电子能量和密度较低,甲烷主要解离为CH3自由基。     

脉冲电晕等离子体作用下甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢

常温常压下将脉冲电晕等离子体作用于纯甲烷时, 其产物主要是乙炔和H₂. 当能量密度范围为194~1788 kJ/mol时, 可同时获得7%~30%的乙炔单程收率和6%~35%的H2单程收率. 该结果分别高于100 kPa, 1100 K温度下乙炔和H₂的热力学平衡收率(分别为5.1%和3.8%), 故脉冲电晕等离子体是在常温常压下实现甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢的一种十分有效的手段. 在339~822 kJ/mol能量密度范围内, 脉冲电晕等离子体作用下纯甲烷转化产物的碳分布中, 乙炔占86%~89%, 乙烷和乙烯各仅占4%~6%, C₃约占2%, C₄约占1%. 将之与相同条件下纯乙烷、纯乙烯转化产物的碳分布比较可推知, 脉冲电晕等离子体作用下甲烷分子与荷能电子碰撞形成CH_x自由基后并行存在着三条形成乙炔的途径: 其一为直接形成乙炔; 其二为经初级产物乙烯脱氢形成乙炔; 其三为经初级产物乙烷脱氢形成次级产物乙烯再至乙炔.     

Rh/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应机理

采用原位Raman光谱技术,在原料气中的O2未完全耗尽的条件下,对CH4部分氧化制合成气反应的Rh/SiO2催化剂床层前部贵金属物种的化学态以及由CH4解离所生成的碳物种进行了表征.在此基础上采用脉冲反应和同位素示踪技术,比较了CH4的部分氧化及其与H2O和CO2的重整等反应对催化剂床层氧化区内CO和H2生成的相对贡献,并将实验结果与Ra-man光谱表征结果进行了关联.结果表明,在600°C下将还原后的4%Rh/SiO2催化剂切入CH4:O2:Ar=2:1:45原料气,催化剂床层前部未检测到铑氧化物的Raman谱峰,但可清晰检测到源于CH4解离的碳物种;在700°C和接触时间小于1ms的条件下,催化剂床层的氧化区内已有大量CO和H2生成,在相同的实验条件下,CH4与H2O或CO2重整反应对氧化区内合成气生成的贡献则很小;以CH4:16O2:H218O:He=2:1:2:95为原料气的同位素示踪实验结果表明,在原料气中16O2未完全耗尽的情况下,反应产物中C16O的含量占CO生成总量的92.3%,表明CO主要来自CH4的部分氧化反应.上述结果均表明,在O2存在下Rh/SiO2催化剂上CO和H2可以通过CH4直接解离和部分氧化机理生成.     

正压、低温脉冲微波等离子体裂解天然气直接转化 制C2烃的研究

利用脉冲微波强化、扩展丝光等离子体反应装置,在常压和正压条件下,对低温脉冲微波等离子体裂解甲烷和氢气混合气制C2烃的反应进行了研究。考察了压力、微波功率、脉冲通/断时间以及氢气/甲烷比例、流量等参数对反应的影响。结果表明,在脉冲微波的作用下,常规高压放电形成的在空间呈非连续分布的丝状等离子体被强化和扩展成为连续分布的伞状等离子体,等离子体利用率和活性均得以大幅度提高;利用这种低温等离子体可以获得高的甲烷转化率,而且产物纯净,只有乙烯和乙炔;通过改变压力,还可能调节产物中C2H2/C2H4的物质的量比值,当气体总流量为300mL/min、物质的量比n(H2)/n(CH4)=2:1、压力为0.13MPa、微波峰值功率为120W、脉冲通/断比=400/400ms时,甲烷转化率可达59.2%,C2烃单程收率可达52%,其中乙炔单程收率达42.7%。     

微波场中甲烷部分氧化制合成气 Ⅱ.Co/ZrO_2催化剂在微波场中的升温行为及催化活性

近年来，甲烷部分氧化制合成气（ＰＯＭ）的研究一直十分活跃［１，２］．前文报道了用于甲烷部分氧化制合成气的镍基催化剂（Ｎｉ／Ｌａ２Ｏ３）在微波场中的升温行为和催化活性［３］，发现在达到相同的ＣＨ４转化率时，微波活化方式下的催化剂床层温度比常规加热低得多...     

Cr2O3催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

分别采用柠檬酸络合法和直接分解法制备了Cr2O3催化剂, 采用XRD, BET, TPR, XPS, TEM和TGA表征了催化剂的物理化学性质, 在常压固定床石英管(内径5 mm)反应器中考察了Cr2O3催化剂对甲烷部分氧化反应的催化性能. 在500~750 ℃, V(CH4)∶V(O2)=2, 空速12×104 h-1的条件下, O2几乎完全转化, CH4转化率及H2和CO选择性随着温度的升高而增加. 700 ℃下CH4转化率及H2, CO选择性随着空速(6.0×104~24×104 h-1)的升高而增加. 在500 h稳定性实验中, 随着反应时间的延长, CH4转化率及H2, CO选择性缓慢下降, XRD, TEM和BET结果表明, 催化剂的活性下降与烧结和团聚有关, TGA分析表明催化剂具有良好的抗积炭性. 通过CH4脉冲反应, 推测在反应过程中CO, H2, CO2和H2O是直接生成的.     

NiO／TiO_2－SiO_2催化剂上甲烷与二氧化碳转化制合成气

ＮｉＯ／ＴｉＯ_２－ＳｉＯ_２催化剂上甲烷与二氧化碳转化制合成气邓存，路勇，丁雪加（中国科学院兰州化学物理研究所ＯＳＳＯ国家重点实验室，兰州７３００００）关键词甲烷，二氧化碳，合成气，负载型Ｎｉ催化剂己有报道表明［１～４］，Ａｌ２Ｏ３担载的Ｎｉ金属催化...     

担载型钴金属催化剂上甲烷与二氧化碳转化制合成气

考察了担载型Ｃｏ金属催化剂的表面特征和它们对ＣＨ４与ＣＯ２转化制合成气反应的催化性能，ＴＰＲ、ＸＲＤ和反应结果表明，ＣＯ组分以Ｃｏ２Ｏ４晶相和高分散表面化合物形式存在，其中Ｃｏ担载量为９．０％的催化剂具有最佳的反应性能，在７５０℃、８４００ｍｌ（ＳＴＰ）／（ｇ．ｈ）下可分别获得９２．９５和９２．３５的ＣＨ４和ＣＯ２转化 率，Ｃ烽Ｈ２收率分别可达９２．４％和９２．７％，但Ｃｏ３Ｏ４晶相的存在易导致催     

Ni/SiO2催化剂上甲烷催化裂解制氢

研究了固定床反应器上甲烷在Ni/SiO2催化剂上的裂解反应，并分别用O2、H2O进行催化剂失活/活化循环实验，并对催化剂用XRD进行分析。结果表明,Ni/SiO2催化剂具有良好的催化性能,甲烷转化率～40%，并能在150 min的时间内保持其活性，无论是用空气氧化还是水蒸气汽化，都能有效地活化已失活的催化剂。XRD实验显示，多次裂解－再生循环过程，对催化剂结构没有明显破坏。     

IR STUDIES ON MECHANISM OF DIRECT OXIDATION OF METHANE TO SYNTHESIS GAS OVER A Ni/Al2O3 CATALYS

The mechanism of the CH4/O2 to syngas reaction has been investigated by FT-IR over a 2.9%(wt)Ni/Al2O3. IR spectra of adsorption of CH4 indicate that chemisorbed O atoms can react selectively with active carbon species (arising from CH4 decomposition) to give CO. IR spectra of adsorption of CH4/O2(2:1 mole ratio) mixture show that CO2 and H2O are the detectable products with no CO, revealing that the reforming of remaining CH4 would not take place. We propose that CO and H2 are primary products in this reaction.     

Ni/Al_2O_3催化剂上CH_4部分氧化制合成气机理的IR研究(英文)

在２．９％（ｗｔ）Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上用ｉｎｓｉｔｕＦＴＩＲ研究了ＣＨ４部分氧化制合成气的反应机理。结果表明，催化剂表面的活性碳物种与化学吸附的Ｏ原子反应生成ＣＯ；ＣＨ４／Ｏ２（２：ｌ）混合气在催化剂表面吸附的ＩＲ谱图表明只有Ｈ２Ｏ和ＣＯ２存在，说明ＣＨ４和ＣＯ２的重整反应没有发生。因此，我们认为ＣＯ和Ｈ２是一级产物。     

对称电场催化增强甲烷转化合成C_2研究(英文)

利用电场作用通过交流和直流等离子体在低温、常压和低功率下催化反应将甲烷直接转化为碳二烃（乙烷、乙烯、乙炔）。考察了在对称电场作用下催化剂的催化性能。实验结果表明,在交流电场作用下,碳二烃选择性差别不大;甲烷转化率的大小顺序为： ＭｎＯ_２／Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ＭｏＯ_３／Ａｌ２Ｏ３＞Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３＞ＭｏＯ_３／Ａｌ２Ｏ３＞Ｎｉ／ＮａＹ＞Ｐｄ／ＺＳＭ－５＞Ｎｉ／Ｈ４Ｍｇ２Ｓｉ３Ｏ４＞Ｎｉ／ＺＳＭ－５＞Ｃｏ／ＺＳＭ－５＞无催化剂：在直流电场作用下,碳二烃选择性差别也不大（除Ｎｉ／ＮａＹ外）,甲烷转化率的大小顺序为： Ｎｉ／Ａ１２Ｏ３＞Ｎｉ／Ｈ４Ｍｇ２Ｓｉ３Ｏ４＞Ｎｉ／ＺＳＭ－５＞Ｃｏ／ＺＳＭ－５＞ＭｎＯ２／Ａ１２Ｏ３＞ＭｏＯ３／Ａ１２Ｏ３＞Ｎｉ／ＮａＹ＞无催化剂＞Ｐｄ／ＺＳＭ－５。     

CONVERSION OF METHANE AND CARBON DIOXIDE TO AROMATICS OVER CHROMIUM-BASED CATALYSTS:SELECTIVITY AND YIELD OF MAIN PRODUCTS

在８４０℃，０．５ＭＰａ，ＣＨ４／ＣＯ２摩尔比为１．４，接触时间（Ｗ／Ｆ）为０．７９ｈ·ｇ·Ｌ－ｌ的条件下，甲烷和二氧化碳在７．５ｗｔ％Ｃｒ／５．０ｗｔ％Ｎａ／ＳｉＯ２催化剂上共活化得到了４．８％的Ｃ２选择性，４８．７％的芳烃选择性及１．９％的芳烃收率。在钠修饰的铬基催化剂上，成功地一步实现了ＣＨ４和ＣＯ２转化为乙烯及中间物乙烯聚合为芳烃的过程     

甲烷在MoO_3／HZSM－5分子筛催化剂上的非氧催化转化

研究了反应温度、空速、Ｍｏ担载量和焙烧温度对ＭｏＯ３／ＨＺＳＭ－５催化剂上甲烷的芳构化反应的影响．ＨＺＳＭ－５分子筛的Ｂｒｏｎｓｔｅｄ酸性、孔道结构和Ｍｏ在分子筛中的分布是影响催化性能的重要因素．ＨＺＳＭ－５上Ｍｏ担载量为２～３％时活性最佳，在１０１３Ｋ反应温度下甲烷转化率可达９％，芳烃选择性大于９０％．空速影响的实验表明乙烯是反应的初始产物．在此基础上提出了＂甲烷酸助异裂活化＂的新概念、＂金属钼类碳烯中间物＂的新观点和甲烷芳构化的可能机理．