低浓度煤层气在发烟硫酸中液相部分氧化的催化剂研究.pdf

第40卷第7期
燃料化学学报
Vol40 No. 7
12年7月
Journal of Fuel Chemistry and Technology
2
文章编号:0253-2409(2012)07-0838-05
低浓度媟层气在发烟硫酸中液相部分氧化的催化剂研究
刘志林,王维勋,唐城,蔡金勇,张秀成,陈立宇
(西北大学化工学院,陕西西安710069
摘要:在发烟硫酸溶液中,对低浓度煤层气液相部分氧化的催化剂进行了筛选,考察了硫酸盐化合物系列、过渡金属化合物
系列、碘化合物系列对低浓度煤层气液相部分氧化的催化活性,对筛选出的碘催化剂进行了催化剂加入量的考察,并对碘催
化剂的催化机理进行了讨论。结果表明,碘单质的催化效果最好,低浓度媒层气中甲烷转化率可达79.69%,甲烷选择性可达
83.74%。在对碘催化剂加入量的考察中发现,随着碘催化剂加入量的增加,低浓度煤层气的转化率先增加,达到最大值以后,
再逐渐减小。根据甲烷在发烟硫酸溶液中液相部分氧化的反应机理,提出低浓度煤层气在发烟硫酸溶液中液相部分氧化的
反应机理属于亲电反应机理。
关键词;低浓度煤层气;液相部分氧化;发烟硫酸;碘
中图分类号:T0031.7;T0223.12l文献标识码:A
Study about liquid phase partial
oxidation catalyst of low concentration of CBM in oleum
LIU Zhi-lin, WANG Wei-xun, TANG Cheng, CAI Jin-yong, HANG Xiu-cheng, CHEN Li-yu
School of Chemical Engineering, Northwest University, Xi an 710069, China
Abstract: In oleum, a series of the catalyst such as sulfate compound transition metal compound iodine
compound that could be used for catalyzing low concentration of CBM were observed. The experimental results
how that catalytic effect of iodine was the best, conversion rate of low concentration of CBM could reach
79.69% and the methane selectivity reached 83.74%. Then, the effect of concentration of iodine catalyst was
studied. With the concentration of odine catalyst increased, the conversion of low concentration of CBM
increased untill it reached a maximum and then dropped down. According to the liquid partial oxidation reaction
mechanism of methane in oleum solution, the liquid partial oxidation reaction mechanism of low concentration of
CBM in oleum solution may be the electrophilic substitution
Key words low concentration of CBM; liquid phase partial oxidation; oleum; iodine
中国煤矿业每年向大气排放大量低浓度煤层气来,采用Hg2S04等作为催化剂,在三氟甲基醋酸等
(甲烷含量30%),目前,主要的低浓度煤层气利用强酸溶剂中进行的甲烷液相转化实验,甲烷收率可
方法有分离提纯、煤层气发电、煤层气的化学转化。达43%。 Periana在发烟硫酸溶液中进行的甲烷
煤层气的化学转化存在着巨大的潜在利用价值,但液相转化研究也取得了较大突破,采用
就目前来说,低浓度煤层气的化学转化均是采用两P(bmpy)C12、Pd2SO4,碘化物等为催化剂,甲烷收率
步法,即甲烷先转化为合成气,然后再由合成气合成可达70%5。本实验借鉴以上实验,对于低浓
甲醇、二甲醚等下游产品。这种方法流程复杂、能耗度煤层气一步法液相部分氧化的催化剂进行了研
高、投资大。利用低浓度煤层气一步法液相部分究,考察了硫酸盐化合物系列催化剂、过渡金属化合
氧化制取化工产品,为低浓度煤层气的利用提供了物系列催化剂、碘化合物系列催化剂的催化性能,各
新的思路。
种工艺条件对反应收率的影响,探讨了反应的催化
甲烷在发烟硫酸中部分氧化反应已取得了一系机理、发烟硫酸在甲烷转化中的作用等。
列进展2,早期开展的在酸性水溶液中进行的甲
实验部分
烷转化过程采用贵金属催化剂如P()、Pad()、1.1试剂
Co(Ⅲ)、Cu(I)、Rh(Ⅲ)、Ea()等(9-],甲烷在
低浓度煤层气,由北京氨普北分气体工业有限
水溶液中的转化率很低,缺乏工业应用前景。近年公司配制,含量为CH30%、N249%、O212%
收稿日期:2011025;修回日期:2011-12-22
联系作者:刘志林(1986-),男,映西西安人,硬土研究生;陈立字(1963-),女,副教授,陕西西安人,E-mail:chenla@nwu,edu.cn