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1、第15卷第3期化 學(xué) 進(jìn) 展Vol.15No.32003年5月PROGRESSINCHEMISTRYMay,20033甲烷高溫燃燒催化劑研究進(jìn)展33王軍威 田志堅(jiān) 徐金光 徐云鵬 徐竹生 林勵(lì)吾(中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 大連116023)摘 要 本文綜述了甲烷高溫燃燒催化劑的研究現(xiàn)狀,對(duì)有代表性的催化劑體系尤其是六鋁酸鹽催化劑的研究進(jìn)展作了介紹,闡述了近年來(lái)有關(guān)貴金屬、鈣鈦礦型氧化物及六鋁酸鹽催化劑結(jié)構(gòu)和制備方法方面的研究結(jié)果,并對(duì)六鋁酸鹽催化劑的制備提出了一些建議。關(guān)鍵詞 甲烷 催化燃燒 六鋁酸鹽
2、中圖分類(lèi)號(hào):O64313;TQ426文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10052281X(2003)0320242200ProgressinResearchoftheCatalystsforHighTemperatureCombustionofMethane33WangJunweiTianZhijianXuJinguangXuYunpengXuZhushengLinLiwu(DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,
3、China)AbstractThispaperdescribestherecentresearchprogressofthecatalystsforhightemperaturecom2bustionofmethane.Thestudiesonseveralrepresentativecatalysissystems,especiallythehexaaluminatecatalystsarereviewed.Structuresandpreparationmethodsofthecatalystsbas
4、edonnoblemetals,per2ovskitesandhexaaluminatesaresummarizedandassessed.Severalsuggestionsonpreparinghexaaluminatecatalystsarepresented.Keywordsmethane;catalyticcombustion;hexaaluminate123然氣地質(zhì)資源量約為(38—47)×10m,但天然氣、一、引 言煤層氣資源的開(kāi)發(fā)利用率很低。隨著我國(guó)西部大開(kāi)煤和石油在人們的生產(chǎn)、生活中占有
5、極其重要發(fā)戰(zhàn)略的進(jìn)一步實(shí)施,天然氣作為發(fā)電、化工、工業(yè)的地位,隨著社會(huì)的發(fā)展,其需求量與日俱增,但由和民用燃料將受到重視,其利用度將有顯著提高,專(zhuān)此帶來(lái)的能源和環(huán)境危機(jī)也日益突出。為解決這些家預(yù)計(jì)其中用于發(fā)電的天然氣將占總量的一半左危機(jī),除了對(duì)現(xiàn)有的能源進(jìn)行優(yōu)化利用外,人們還將右。甲烷作為天然氣的主要成分,雖然是一種優(yōu)質(zhì)潔目光投向更為清潔的能源如天然氣、核能、太陽(yáng)能、凈燃料,但在用于燃汽輪機(jī)發(fā)電的過(guò)程中,燃燒的絕風(fēng)能等等。其中天然氣的儲(chǔ)量最為豐富,它屬于一種熱溫升由初始的空氣?燃料決定。在甲烷常規(guī)燃燒的清
6、潔燃料,燃燒產(chǎn)生的灰分、CO2、CO、SO2等均遠(yuǎn)低可燃范圍內(nèi)(5%—15%),火焰絕熱溫度超過(guò)于煤和石油。將其作為替代能源不但可緩解部分能2000℃,這將促使空氣中的N2與O2發(fā)生反應(yīng),導(dǎo)源危機(jī),而且可大大降低燃燒煤等造成的環(huán)境污染,致大量熱力NOx的生成;同時(shí)由于空?燃較低,甲烷有可能成為本世紀(jì)石油的主要替代能源。世界各國(guó)不能完全燃燒,還將產(chǎn)生大量的CO;另外,燃?xì)廨喴颜归_(kāi)對(duì)天然氣綜合利用的研究,如甲烷的氧化偶機(jī)也難以長(zhǎng)時(shí)間承受如此高的溫度。70年代,Pfef2[1]聯(lián)、部分氧化制合成氣、甲烷制氫和芳
7、烴等。我國(guó)天ferle等將催化氧化和氣相自由基反應(yīng)相結(jié)合,提收稿:2002年4月,收修改稿:2002年8月3國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究規(guī)劃項(xiàng)目(G1999022401)資助33通訊聯(lián)系人 e2mail:Tianz@dicp.ac.cn第3期王軍威等 甲烷高溫燃燒催化劑研究進(jìn)展·243·出了“多相催化氣相燃燒”過(guò)程,該過(guò)程提高了烴類(lèi)因素。較低溫度時(shí)表面吸附氧起氧化作用,而在較高[4,5]燃燒效率,降低了燃燒污染的排放。采用催化燃燒技溫度時(shí)晶格氧起作用。對(duì)于其它非貴金屬氧化物術(shù),甲烷燃燒可在更低的燃料?空氣(1%—5%
8、)范圍催化劑,如六鋁酸鹽、尖晶石類(lèi)等,甲烷的燃燒機(jī)理內(nèi)和較低溫度下操作,在保證燃燒效率的情況下,可與鈣鈦礦型催化劑類(lèi)似,都是通過(guò)表面吸附氧和晶降低燃燒溫度,減少CO、NOx的產(chǎn)生,起到保護(hù)環(huán)格氧的參與進(jìn)行甲烷的氧化。境和提高資源利用率的作用。此外,由于天然氣發(fā)電過(guò)程中,燃?xì)廨啓C(jī)的工作溫度在1000—1400℃之三、催化燃燒過(guò)程對(duì)CO、NOx生成的控制間,不但要求催化劑具有很高的高低溫活性和熱穩(wěn)CO和NOx是工業(yè)過(guò)程的主要污染物
