Rh/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的反应机理

【摘要】：采用原位Raman光谱技术,在原料气中的O2未完全耗尽的条件下,对CH4部分氧化制合成气反应的Rh/SiO2催化剂床层前部贵金属物种的化学态以及由CH4解离所生成的碳物种进行了表征.在此基础上采用脉冲反应和同位素示踪技术,比较了CH4的部分氧化及其与H2O和CO2的重整等反应对催化剂床层氧化区内CO和H2生成的相对贡献,并将实验结果与Ra-man光谱表征结果进行了关联.结果表明,在600°C下将还原后的4%Rh/SiO2催化剂切入CH4:O2:Ar=2:1:45原料气,催化剂床层前部未检测到铑氧化物的Raman谱峰,但可清晰检测到源于CH4解离的碳物种;在700°C和接触时间小于1ms的条件下,催化剂床层的氧化区内已有大量CO和H2生成,在相同的实验条件下,CH4与H2O或CO2重整反应对氧化区内合成气生成的贡献则很小;以CH4:16O2:H218O:He=2:1:2:95为原料气的同位素示踪实验结果表明,在原料气中16O2未完全耗尽的情况下,反应产物中C16O的含量占CO生成总量的92.3%,表明CO主要来自CH4的部分氧化反应.上述结果均表明,在O2存在下Rh/SiO2催化剂上CO和H2可以通过CH4直接解离和部分氧化机理生成. 【作者单位】： 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室 醇醚酯化工清洁生产国家工程实验室 化学化工学院化学系;
【关键词】： 铑 甲烷部分氧化 合成气 脉冲反应 原位拉曼光谱 同位素示踪
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973计划,2010CB732303) 国家自然科学基金(20873111,20923004,21033006) 教育部创新团队项目(IRT1036) 福建省重大科技专项(2009HZ0002-1)~~
【分类号】：TE665.3
【正文快照】： CH4制合成气是天然气间接转化过程的关键步骤,长期以来主要采用水蒸气重整来实现(CH4+H2O→CO+3H2,ΔH0298=206kJ/mol)[1].由于该过程能耗和水耗高,降低了过程的整体效益,多年来除了不断对现有工艺过程进行优化外,人们一直希望能开发出新的合成气生产路线.与传统CH4水蒸气重

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