甲烷催化燃燒技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用

甲烷催化燃燒技術(shù)在節(jié)能減排中的應(yīng)用

目前，我國(guó)存在嚴(yán)重的污染和能源短缺問題。我們需要有效利用現(xiàn)有能源，減少污染物的產(chǎn)生。天然氣因具有儲(chǔ)量豐富、熱效率高、價(jià)格低廉和污染較小等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的地位將不斷提高。但傳統(tǒng)的燃燒技術(shù)能量利用率低,且產(chǎn)生較多的NOx、CO和H2S等有害氣體,甲烷催化燃燒作為一種高效環(huán)保技術(shù),被廣泛應(yīng)用于能源工業(yè)、廢氣處理和尾氣處理。在甲烷催化燃燒反應(yīng)中,對(duì)于不同催化劑體系,除甲烷濃度、反應(yīng)氣體空速、反應(yīng)溫度與反應(yīng)過程效率有一定關(guān)系外,反應(yīng)工藝也是提高反應(yīng)效率的重要因素。如能源制造工業(yè)和化工廢氣處理過程中,對(duì)催化反應(yīng)工藝提出了高空速、高溫沖擊和使用周期長(zhǎng)的嚴(yán)苛要求。而對(duì)于貴金屬催化劑、非貴金屬氧化物催化劑和金屬基/陶瓷基整體式催化劑等常用甲烷催化燃燒催化劑體系,催化反應(yīng)工藝也會(huì)有較大差別。通常,貴金屬催化劑的起燃溫度較低,催化活性非常好;非貴金屬氧化物催化劑耐熱性能好,但起燃溫度較高;整體式催化劑的催化床層壓降低,適合大空速反應(yīng)。目前,國(guó)內(nèi)外關(guān)于甲烷催化燃燒的研究大多集中在新型催化劑的制備,對(duì)于反應(yīng)器和反應(yīng)工藝的研究較少,這對(duì)優(yōu)化甲烷催化燃燒的反應(yīng)過程帶來一定的困難。本文針對(duì)甲烷催化燃燒的不同催化劑體系,對(duì)甲烷催化燃燒反應(yīng)器的特點(diǎn)及其反應(yīng)工藝近年來的研究進(jìn)展進(jìn)行評(píng)述。1電化學(xué)催化劑在固定床反應(yīng)器中,催化劑以顆粒形態(tài)隨機(jī)填充到床層,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。常用于實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行新型催化劑評(píng)價(jià),較少應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。目前,用于固定床反應(yīng)器的顆粒催化劑主要為負(fù)載型貴金屬催化劑和非貴金屬氧化物催化劑。貴金屬催化劑常用Pt和Pd等作為主要活性組分,載體一般為Al2O3、SiC、TiO2、Co3O4和SiO2等。非貴金屬氧化物催化劑包括鈣鈦礦、金屬復(fù)合氧化物和六鋁酸鹽等。相比而言,貴金屬催化劑活性好,起燃溫度低,適合低濃度甲烷的催化燃燒。非貴金屬氧化物催化劑耐高溫性好,適合較高濃度甲烷燃燒體系。貴金屬催化劑最大的優(yōu)勢(shì)是良好的低溫起燃活性和催化活性。研究表明,Pt基催化劑高溫下具有很高的活性,起燃活性較低;而Pd基催化劑的低溫活性較高,但耐久性差。由于Pd基催化劑上甲烷催化燃燒的反應(yīng)機(jī)理較復(fù)雜,并且反應(yīng)氣體的組分比例、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、催化劑載體和助劑的性能及催化劑的不同預(yù)處理方法(還原性氣氛或氧化性氣氛處理)等對(duì)催化劑催化活性均產(chǎn)生影響,反應(yīng)工藝顯得特別重要。為增強(qiáng)貴金屬催化劑的催化性能,目前,催化燃燒工藝研究主要集中在摻雜貴金屬形成二元金屬體系、添加儲(chǔ)氧材料等第三組分助劑改性載體和嘗試不同的催化劑載體方面。研究表明,以氧化鋁為載體的Pd、Pt貴金屬負(fù)載型催化劑在甲烷催化燃燒反應(yīng)中的催化性能與活性組分的結(jié)構(gòu)有關(guān),活性組分分散度和催化劑顆粒大小是影響催化劑活性的重要因素。BeckIE等采用改變氧化劑用量和焙燒溫度合成了Pt顆粒尺寸可控的催化劑和以酸性預(yù)處理γ-Al2O3為載體的負(fù)載型貴金屬催化劑,在甲烷催化燃燒反應(yīng)中,貴金屬顆粒的尺寸效應(yīng)非常明顯。SchalowT等通過改變Pd負(fù)載量,制備了活性組分尺寸為(2~100)nm的Pd/Fe3O4體系催化劑,當(dāng)Pd顆粒較小時(shí),顆粒表面很容易發(fā)生氧化反應(yīng),但受限于Pd負(fù)載量較低,催化劑總儲(chǔ)氧量不高;當(dāng)Pd顆粒較大時(shí),Pd顆粒表面的氧化過程更多的受到動(dòng)力學(xué)限制,因此,這些類型的催化劑在甲烷催化燃燒過程中更要從反應(yīng)工藝的角度優(yōu)化反應(yīng)過程。鈣鈦礦型金屬氧化物催化劑的通用式為ABO3,其熱穩(wěn)定性較貴金屬催化劑有所提高,但仍存在比表面積低和高溫?zé)Y(jié)的問題。針對(duì)這些問題,對(duì)鈣鈦礦的反應(yīng)工藝研究[15,16,17,18,19,20,21,22]主要集中在改變制備方法以增大比表面積、添加不同過渡金屬或引入新載體以增加催化劑的熱穩(wěn)定性方面。研究發(fā)現(xiàn),Fe2O3/CeO2-ZrO2、CuO-SnO2和In2O3-SnO2作為復(fù)合氧化物催化劑有較好的催化性能。六鋁酸鹽結(jié)構(gòu)一般以AAl12O19表示,具有良好的熱穩(wěn)定性和較好的機(jī)械強(qiáng)度,因此,工業(yè)應(yīng)用前景良好,其中,A表示堿金屬或堿土金屬,其晶體結(jié)構(gòu)可分為磁鉛石和β-氧化鋁。為了提高六鋁酸鹽的催化性能,一方面可以通過引入調(diào)配鏡面大離子或過渡金屬離子,相關(guān)研究多集中在Ba、Sr、La-六鋁酸鹽和采用過渡金屬離子(如Mn、Fe、Cu)取代六鋁酸鹽中Al3+以提高催化劑活性;另一方面,六鋁酸鹽型催化劑的合成一般采用粉末固態(tài)反應(yīng)法、醇鹽水解法、共沉淀法和微乳法等,改進(jìn)現(xiàn)有的制備工藝方法也是有效提高催化性能的途徑。2金屬基整體式催化劑整體式催化劑是由整體式載體、涂層以及催化活性組分構(gòu)成為一體式的新型催化劑,整體式催化劑集反應(yīng)器和催化劑于一體,相比傳統(tǒng)顆粒催化劑及固定床反應(yīng)器,具有催化劑床層阻力小、壓降低和反應(yīng)器中傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)。由于整體式催化劑的一體化特點(diǎn),可以減小工程放大時(shí)的放大效應(yīng),并且使反應(yīng)器的組裝、維護(hù)和拆卸等大為簡(jiǎn)便,降低過程成本,在甲烷催化燃燒方面具有良好的應(yīng)用價(jià)值。此外,整體式催化劑載體要求具有適合的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和載體的表面組成,以便在其表面能均勻負(fù)載具有高比表面積涂層。同時(shí),載體的導(dǎo)熱系數(shù)要適宜,具有足夠大的比表面積、優(yōu)良的耐高溫性和抗熱震性及足夠的機(jī)械強(qiáng)度,以承受反應(yīng)過程中的機(jī)械和熱的沖擊。目前,能滿足上述要求的載體材料中,最常用的是蜂窩陶瓷和金屬合金等整體式載體。蜂窩陶瓷載體是一種具有高強(qiáng)度、低膨脹性、吸附能力強(qiáng)、耐熱震性好和耐磨損等優(yōu)點(diǎn)的蜂窩狀多孔陶瓷,具有強(qiáng)度高、價(jià)格低且易于制造等優(yōu)點(diǎn),但存在熱容量大、導(dǎo)熱能力差、機(jī)械強(qiáng)度低、抗熱沖擊性能差、孔密度低和孔壁較厚等不足。金屬基載體具有更好的加工性、良好的熱傳導(dǎo)性和較低的熱容、抗震性好、不易脆裂,有更長(zhǎng)的使用壽命。金屬基體整體式催化劑的制備研究主要集中在金屬基載體結(jié)構(gòu)類型的選擇、金屬基載體表面預(yù)處理、過渡涂層的涂覆和活性組分的負(fù)載。金屬基整體式催化劑基體的結(jié)構(gòu)類型有蜂窩狀,絲網(wǎng)狀和泡沫狀。蜂窩狀金屬基載體因其良好的加工性被廣泛應(yīng)用,但平行排布的孔道影響縱向傳質(zhì),因此,通常要在反應(yīng)工藝上進(jìn)行一些改進(jìn)。KolodziejA等在研究VOCs的催化燃燒時(shí)提出短程孔道結(jié)構(gòu)的整體式催化劑(圖1),將整體式催化劑切分為幾段,大大提高了傳質(zhì)效率。金屬絲網(wǎng)蜂窩催化劑是以成型金屬絲網(wǎng)為支撐體的新型結(jié)構(gòu)化催化材料。由于主通道壁是通透的絲網(wǎng),網(wǎng)孔為流體徑向混合提供了旁路,明顯改善流體分布和混合狀況,提高傳遞效率。但由于氣體預(yù)混物在載體中滯留時(shí)間較短,反應(yīng)物與催化劑接觸時(shí)間較短,造成催化燃燒反應(yīng)的可控性較差。近年來,金屬泡沫發(fā)展迅速,目前,已制備出Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pd、Ag、Pt和Au等金屬泡沫,孔隙從毫米、微米級(jí)到納米級(jí)不等。FantDB等介紹了多段式催化燃燒反應(yīng)器的設(shè)計(jì)工藝,設(shè)計(jì)中直接選取多段式整體催化劑,催化劑位置不同,發(fā)揮的催化作用也不同。如最前段采用Pd基整體式催化劑,反應(yīng)產(chǎn)生大量的熱量提高了反應(yīng)物溫度,能夠點(diǎn)燃后段的六鋁酸鹽催化劑。而六鋁酸鹽催化劑在制備時(shí)經(jīng)過1200℃焙燒,具有很好的熱穩(wěn)定性,能夠在高溫下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。介紹的日本東芝電力公司研發(fā)的混合催化燃燒,反應(yīng)器中有預(yù)混燃燒區(qū)、催化燃燒區(qū)和同相燃燒區(qū)。按照設(shè)計(jì)者思路,進(jìn)入催化燃燒區(qū)的僅僅是一小部分燃料,而更多的燃料則是進(jìn)入到同相燃燒區(qū)。催化燃燒區(qū)的作用是維持同相燃燒區(qū)的穩(wěn)定性,同相燃燒區(qū)則是獲得最終的高溫燃燒溫度。3催化反應(yīng)裝置對(duì)于一些甲烷體積濃度較低的礦井煤層氣和工業(yè)廢氣的催化燃燒,要根據(jù)煤層氣和工業(yè)廢氣流量及濃度變化大的特點(diǎn),設(shè)計(jì)催化反應(yīng)器和反應(yīng)工藝。若采用傳統(tǒng)固定床催化燃燒反應(yīng)工藝,可能會(huì)出現(xiàn)催化劑床層的熱點(diǎn),從而造成反應(yīng)器的局部溫度過高以及反應(yīng)器構(gòu)建的熱應(yīng)力過大等問題。而流化床催化燃燒裝置具有燃燒過程接觸面積廣、熱容量大和換熱效率高等特點(diǎn),可有效避免傳統(tǒng)的固定床催化燃燒反應(yīng)工藝存在的問題,非常適合應(yīng)用于低濃度甲烷的催化燃燒過程。文獻(xiàn)報(bào)道的流化床催化燃燒過程,大多是氣體燃料濃度和流量等為定值的工藝過程。對(duì)流化床甲烷催化燃燒反應(yīng)工藝的研究有:(1)當(dāng)床料為惰性顆粒時(shí),主要集中在對(duì)燃燒發(fā)生的區(qū)域、床層溫度、壓力波動(dòng)以及燃燒產(chǎn)物等特性與工藝條件的研究;(2)當(dāng)床料為催化劑顆粒,氣體在流化床中燃燒時(shí),上述特性較惰性顆粒為床料的燃燒區(qū)別較大,主要表現(xiàn)為催化劑存在時(shí),氣體主要在催化劑表面活性位上發(fā)生非均相反應(yīng),在流化床中的反應(yīng)主要集中在顆粒形成的乳化相,反應(yīng)溫度較低。根據(jù)張力等研究,反應(yīng)工藝流程如圖2所示。整個(gè)反應(yīng)器外部敷有保溫材料,流化床燃燒裝置主體自下而上依次是風(fēng)室、布風(fēng)板和床料,布風(fēng)板起均勻布風(fēng)和支撐床料的作用,床料則由惰性的蓄熱顆粒和催化劑顆?；旌隙?。反應(yīng)開始前,先通過電加熱方式對(duì)催化劑床料進(jìn)行外部預(yù)熱,達(dá)到要求的反應(yīng)溫度后再通入低濃度甲烷氣體,經(jīng)氣-氣換熱器預(yù)熱后進(jìn)入風(fēng)室和布風(fēng)板,再進(jìn)入爐膛下部的密相區(qū)。反應(yīng)氣體甲烷由布風(fēng)板進(jìn)入爐膛下方后被迅速加熱,上升的甲烷很快與催化劑接觸,并進(jìn)行甲烷催化燃燒反應(yīng)放出熱量。與此同時(shí),在甲烷氣體向爐膛上部移動(dòng)的過程中,反應(yīng)產(chǎn)生的熱量也隨之傳遞給密相區(qū)上部和稀相區(qū)的惰性蓄熱顆粒,吸熱的惰性蓄熱顆粒在重力作用下又返回密相區(qū),完成熱量的循環(huán)。甲烷催化燃燒后的尾氣進(jìn)入換熱器,對(duì)入口的低濃度甲烷氣體進(jìn)行加熱,隨后進(jìn)入第二個(gè)換熱器對(duì)工質(zhì)進(jìn)行加熱,完成對(duì)整個(gè)反應(yīng)體系氣體的熱循環(huán)利用。ZukowskiW使用惰性顆粒鼓泡床反應(yīng)器對(duì)天然氣和空氣混合物的催化燃燒反應(yīng)工藝進(jìn)行研究,采用直徑96mm和高400mm的石英管模擬鼓泡床反應(yīng)器,通過8個(gè)熱電偶嚴(yán)格檢測(cè)整個(gè)反應(yīng)器溫度,床料采用惰性顆粒石英砂。通過對(duì)點(diǎn)火后反應(yīng)位置的變化、點(diǎn)火后床溫升高對(duì)顆粒流化特性的影響及著火時(shí)間對(duì)床溫影響的研究,比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算模擬數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)反應(yīng)溫度較低時(shí),反應(yīng)氣體甲烷在床層以上部分燃燒,在高反應(yīng)溫度,氣泡點(diǎn)燃位置由誘導(dǎo)期決定,中間反應(yīng)溫度則由床層深度和鼓泡尺寸共同決定。Sotudeh-GharebaaghR等研究了天然氣在湍流流化床中的催化反應(yīng)工藝及其催化燃燒特性,流化床內(nèi)徑200mm,高2m,床料為惰性顆粒沙子。催化燃燒工藝中采用非預(yù)混形式,將天然氣作為二次給風(fēng)送入反應(yīng)器爐膛。研究發(fā)現(xiàn),床層溫度低于750℃時(shí),甲烷催化燃燒發(fā)生在床層的上部分床層反應(yīng)溫度約825℃時(shí),反應(yīng)氣體甲烷開始在氣泡內(nèi)燃燒;床層反應(yīng)溫度大于900℃時(shí),催化燃燒僅發(fā)生在床層以下的氣泡里。張力等采用流化床甲烷催化燃燒技術(shù),使用自制Cu/γ-Al2O3顆粒作為催化劑床料,發(fā)現(xiàn)反應(yīng)氣體甲烷在流化床催化燃燒過程中,床層溫度為(450~700)℃、流化風(fēng)速比為1.5~4.0及進(jìn)氣甲烷體積分?jǐn)?shù)為0.3%~2.0%時(shí),對(duì)甲烷催化燃燒效率有不同影響。并且床層溫度是影響甲烷催化燃燒反應(yīng)的關(guān)鍵因素,甲烷轉(zhuǎn)化率隨著床層溫度的升高而增加,床層溫度700℃,且控制流化風(fēng)速比小于2.0時(shí),可以實(shí)現(xiàn)甲烷的完全催化燃燒,甲烷轉(zhuǎn)化率隨流化風(fēng)速變大和進(jìn)氣甲烷濃度增加而減小。4流流變換催化燃燒反應(yīng)在甲烷催化燃燒反應(yīng)工藝研究中,有效的過程強(qiáng)化方法可以縮減反應(yīng)器尺寸,在節(jié)約反應(yīng)器成本的同時(shí),還可以提高反應(yīng)熱量的利用率。由于甲烷催化燃燒是強(qiáng)放熱反應(yīng),將甲烷催化燃燒的放熱與一些吸熱反應(yīng)耦合,開發(fā)出吸-放熱耦合反應(yīng)。其中,固定床催化反應(yīng)器中的流向變換強(qiáng)制周期操作作為一種高效的過程強(qiáng)化技術(shù),受到越來越多的關(guān)注。流向變換強(qiáng)制周期操作的基本原理是通過反應(yīng)裝置中操作閥門的時(shí)間及順序,從而達(dá)到控制催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)氣體流向的周期性改變。典型的流向變換周期操作甲烷催化燃燒反應(yīng)工藝流程如圖3所示。反應(yīng)工藝中的固定床可分為中間有效反應(yīng)催化段和兩端蓄熱換熱惰性段3個(gè)區(qū)域。惰性段填料一般采用高熱容和高強(qiáng)度的蓄熱材料,利用固定床兩端惰性材料熱容高的性質(zhì),固定催化床反應(yīng)后產(chǎn)生的熱量被蓄積在反應(yīng)器內(nèi)部。由于反應(yīng)物和催化劑之間、反應(yīng)物和惰性填料顆粒之間均為直接接觸式換熱,具有很高的換熱效率。因此,即便是反應(yīng)物甲烷濃度很低,甲烷催化燃燒的反應(yīng)仍可維持自熱平衡。在流向變換周期操作甲烷催化燃燒反應(yīng)工藝的實(shí)際操作過程中,首先將待處理的反應(yīng)氣體經(jīng)過濾器,以除去其中的水蒸汽和灰塵等雜質(zhì),然后將反應(yīng)氣體送入催化燃燒反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行流向變換催化燃燒。該工藝中在反應(yīng)器的中段和催化段兩端分別安裝有若干個(gè)熱電偶,用以嚴(yán)格監(jiān)測(cè)反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)部多點(diǎn)的反應(yīng)溫度,并且根據(jù)測(cè)點(diǎn)溫度的變化及其波動(dòng),及時(shí)采取相應(yīng)的流向變換控制手段,以維持整個(gè)流向變換催化燃燒反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。早期的甲烷流向變換催化燃燒反應(yīng)工藝的研究主要集中在對(duì)反應(yīng)物甲烷濃度、反應(yīng)氣體空速和操作過程中的流向變換周期與反應(yīng)器軸向溫度分布的關(guān)系及影響等方面。SalomonsS等在低濃度甲烷流向變換催化燃燒試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),即使甲烷濃度很低,甲烷流向變換催化燃燒反應(yīng)中仍能保持高的效率。當(dāng)甲烷濃度很高或者流速很低時(shí),甲烷流向變換催化反應(yīng)器的軸向溫度分布出現(xiàn)催化段兩端溫度高、中間溫度低的“M”型分布,認(rèn)為這是徑向散熱大于中間反應(yīng)段產(chǎn)熱的原因,并給出一些相應(yīng)的解決措施,如采用高溫催化劑、增加軸向傳熱和選擇合適的切換周期等。隨著對(duì)流向變換催化反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用和推廣,研究者對(duì)甲烷流向變換催化燃燒反應(yīng)及其工藝進(jìn)行了更深入的研究。如反應(yīng)器中惰性填料物性、反應(yīng)器中填裝的甲烷催化燃燒催化劑形狀和結(jié)構(gòu)對(duì)反應(yīng)器性能的影響等。KushwahaA等考察了整體金屬填料、整體陶瓷填料和球狀填料等對(duì)甲烷流向變換催化燃燒反應(yīng)器特性的影響。VandeBeldL研究了反應(yīng)器中催化劑和蓄熱介質(zhì)的選取等問題,認(rèn)為催化反應(yīng)器的流向變換操作性能易受蓄熱介質(zhì)材料和長(zhǎng)度的影響。根據(jù)甲烷催化燃燒反應(yīng)的強(qiáng)放熱特點(diǎn),將強(qiáng)吸熱的甲烷重整制氫氣、烷烴脫氫等反應(yīng)與強(qiáng)放熱的甲烷催化燃燒進(jìn)行耦合,高效利用反應(yīng)熱的研究引起廣泛關(guān)注。關(guān)于吸-放熱反應(yīng)耦合方式,管狀熱交換反應(yīng)器和催化平板反應(yīng)器均有報(bào)道,但由于受反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)限制,無論哪種耦合方式均要求催化反應(yīng)器具有良好的導(dǎo)熱性能,以確保放熱反應(yīng)中產(chǎn)生的反應(yīng)熱可以被吸熱反應(yīng)高效吸收。固定床整體式催化劑由于優(yōu)異的質(zhì)量和熱量傳遞性及較小的床層壓降很好的符合了工藝條件要求。YinF等提出并設(shè)計(jì)了一種吸-放熱套管式反應(yīng)器,內(nèi)反應(yīng)器進(jìn)行甲烷催化燃燒放熱反應(yīng),采用LaFe0.5Mg0.5O3/Al2O3/FeCrAl整體式催化劑;外反應(yīng)器設(shè)計(jì)為一個(gè)環(huán)形Ni/SBA-15/Al2O3/FeCrAl整體式催化劑,進(jìn)行甲烷加二氧化碳重整的吸熱反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的反應(yīng)器外部裝配一個(gè)熱電爐,通過調(diào)節(jié)爐溫與反應(yīng)器外層溫度時(shí)刻保持一致,確保外層甲烷重整反應(yīng)吸收的熱量來自于放熱反應(yīng),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,電爐室溫度為815℃時(shí),通過反應(yīng)器內(nèi)管和環(huán)隙的反應(yīng)物空速分別為382h-1和40h-1,甲烷和二氧化碳在重整反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率分別為93.6%和91.7%,熱效率可達(dá)81.9%。同時(shí),穩(wěn)定性測(cè)試顯示150h內(nèi),反應(yīng)器內(nèi)外催化劑均未失活。盧澤湘等將甲烷催化燃燒的Pd-Zr/SBA-15/Al2O3/FeCrAl金屬整體式催化劑和十二烷催化脫氫的Pt-Sn-Li/Al2O3/FeCrAl金屬整體式催化劑分別填充在套管式反應(yīng)器的內(nèi)管和環(huán)隙中,在電爐伴溫條件下研究了反應(yīng)的熱耦合,結(jié)果表明,爐溫略低于催化劑床層溫度,說明吸熱反應(yīng)所需熱量來源于放熱反應(yīng),實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)反應(yīng)的間接熱耦合。江啟瀅等將甲烷低溫催化燃燒反應(yīng)與部分氧化反應(yīng)耦合,進(jìn)行了固定床兩段法甲烷部分氧化制合成氣工藝的研究,實(shí)驗(yàn)中采用分段進(jìn)氧的兩段法工藝,使甲烷與氧氣的混合偏離了爆炸極限,在保證安全生產(chǎn)的同時(shí),利用一段甲烷催化燃燒放出的熱量,將原料預(yù)熱到二段反應(yīng)所需溫度,放熱的部分氧化反應(yīng)與吸熱的重整反應(yīng)又在二段反應(yīng)器中相結(jié)合,既可保證整個(gè)造氣過程在絕熱條件下操作,又有效避免了部分氧化催化劑床層飛溫。5表面活性劑的制備目前,對(duì)于甲烷催化燃燒中不同種類的催化劑及其催化反應(yīng)工藝進(jìn)行了研究,