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膜反应器制备合成气工艺研究获重要进展

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来源: 作者: 2019-05-17 01:36:44

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中国科学技术大学膜反应器制备合成气工艺研究获重要进展。11月10日,英国Nature站在其自然科学热点栏目中详细评述了该校陈初升教授课题组的最新研究工作:以天然气(主要成分是甲烷)为原料,制备合成气的新工艺。评述认为:该工艺有可能为天然气转变为关键的化学原料提供低成本的生产途径。相关研究结果已发表在11月3日的国际化学界权威杂志《应用化学》上,审稿人认为:该项研究“具有重要的科学和工业价值”。

合成气是氢气和一氧化碳的混合物,它可以方便地转化为甲醇和其它液体燃料,分离出的氢也可作为洁净燃料,因此在工业上有着广泛的用途。目前,生产合成气的办法主要是通过甲烷与水蒸气的反应进行。但这种工艺必须在高温高压下进行,耗能大,本钱高。化学家和工程师们一直在研究更好的替换工艺,其中一种用甲烷部份氧化(POM)的工艺最受关注。该工艺利用甲烷与纯氧的不完全燃烧生成一氧化碳和氢气,同时释放热量,使反应器处于高温状态。但它也有明显缺陷:原料之一的纯氧本钱太高;在反应进程中,空气中的部份氮气会转化为氮氧化物等污染物资;所得到的合成气中含有大量氮气,给后续加工带来不便。

近年来,人们又研究了另一种新的替代工艺——采取高温陶瓷透氧膜从空气中分离纯氧,并将其分离过程与甲烷部分氧化反应集中在同一空间。但又产生了新的问题:目前很难找到在反应器条件下稳定性和透氧性均符合要求的膜材料,因而进展缓慢。

针对这一难题,中国科大陈初升教授等经多年探索,提出并验证了两段式反应器模式。该反应器由陶瓷透氧膜管和填充了催化剂的致密氧化铝管串联而成。在反应过程中,空气中的氧气从一侧渗入膜管,与甲烷产生氧化反应,生成二氧化碳和水,它们又与未反应的甲烷一起继续流到反应器后段,再在催化剂的作用下转化为合成气。由于甲烷的氧化反应与合成气的生成反应在同一反应器的不同部位进行,这就下降了对膜管和催化剂稳定性的刻薄要求。尽管这类两段式膜反应器工艺显示了良好的运用前景,欲实现其工业规模的运用,仍需攻克许多技术难关。

据悉,上述新工艺已申请国家发明专利,该项研究工作得到了国家自然科学基金和杰出青年科学基金的资助。

(来源:科学时报 2003年11月前10月我省商品房销售面积同比增长12%
17日)

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