应用

甲烷催化

甲烷、合成气催化机理研究

甲烷催化

  工业革命以来,人为活动强烈干扰了自然界的物质循环,产生了大量的温室气体如二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等,其中甲烷(CH4)是一种重要的温室气体,对温室效应的贡献率达4%到19%,仅次于CO2(占55%)

  甲烷不但是一种温室气体,它还是一种绿色能源,热值高,储量丰富,其中低浓度甲烷占有较大比例,如煤层坑道气、垃圾填埋场沼气等。

  将甲烷排放到大气中既浪费资源,也加剧了温室效应,因此合理利用低浓度甲烷具有节能和环保双重意义。

  催化剂可以使甲烷起燃温度降低,这不但避免了高温火焰燃烧甲烷产生NOx污染环境,而且可以使甲烷燃烧更加的充分。

  甲烷催化燃烧的催化剂一般有两类:贵金属(Pd,Ru和Pt等)和非贵金属类(钙钛矿、六铝酸盐和复合氧化物等)为了测定催化剂是否具有良好的甲烷催化燃烧活性,就必须测定甲烷在催化燃烧前后的浓度。

  贵金属是活性最高的催化剂,具有很高的低温催化燃烧活性,因此广泛的应用与甲烷催化燃烧反应,但由于其高温稳定较差,在1000℃以上时,因贵金属粒子增大、燃烧、蒸发而失去活性,而且贵金属价格昂贵,其应用受到一定限制。

  六铝酸盐类具有高热稳定性、高强度、高抗热冲击能力的特点,可直接制成蜂窝陶瓷结构作为载体用于甲烷的燃烧。钙钛型复合氧化物催化剂因具有较强的晶格氧活动度和迁移性、较高的热稳定性和化学稳定性[5],对甲烷燃烧表现出很高的催化活性。

  对甲烷的定性定量的分析,通常用气相色谱仪或在线质谱仪,两种仪器各有其特点,适用于不同的应用需要。

  在线质谱仪具有ms级的分析速度,保证了监测在线的动态和连续,克服了气相色谱仪需要几分钟甚至几十分钟分析时间滞后的问题,适用于甲烷催化燃烧这类对实时性要求较高的品类。在上述催化剂中,每种催化剂活性都可以利用在线质谱仪测定甲烷催化燃烧前后的浓度来判定。

  利用在线质谱仪与化学吸附仪联用,在线分析化学吸附仪出口的气体种类以及含量,测定材料组成和焙烧温度对催化剂物理化学性质及其甲烷催化活性的影响,具有分辨率高、灵敏度好、定性定量能力强、快速等优点,

  目前已成为催化实验室分析的主导方法。在线质谱仪在催化行业的应用,不但可以对气体进行定性定量的分析,还提高了催化实验的工作效率。

  催化剂评价

  乙烯氧化制环氧乙烷生产过程是在银催化剂作用下,乙烯催化氧化生成环氧乙烷。

  在这个过程中要加入微量二氯乙烷(EDC)作为反应的调节剂,以改善催化剂的选择性和活性 。

  在银催化剂的评价过程中,反应系统中的催化剂对EDC非常敏感,加人量过多会使催化剂中毒而失去活性,加人量过少会引起催化剂床层"飞温",同时在评价催化剂

  优良性能的工艺条件过程中,有时会根据催化剂在不同活性期间对反应器入口气中的EDC的含量进行适时调整,使催化剂保持长期良好的性能,这就要求对入口气中EDC的含量进行及时、准确的分析。因此,实现对微反装置入口反应气中EDC含量快速、准确的分析是银催化剂评价工作中的一项重要工作

  反应实验装置上在线测定微量二氯乙烷(EDC)的分析方法。使用该方法能够对入口气体中的微量EDC进行在线定量分析。与离线色谱分析相比,质谱法分析速度快.便于对入口气体EDC进行实时跟踪,同时排除了在离线色谱分析取样过程中对分析结果造成的误差。


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