甲烷气固相催化氧化制甲醇的研究.pdf

西北大学
硕士学位论文
甲烷气固相催化氧化制甲醇的研究
姓名:张翠峰
申请学位级别:硕士
专业:化学工程
指导教师:陈立宇
20080615
摘要为固体超强酸催化剂系列最优催化剂,催化剂是在硫酸浸渍液浓度为扎,出蕎疭T佣嗷衔锎呋料盗凶钣糯呋粒呋潦窃浸渍液回流浸渍、娓稍℃焙烧条件下制得;筛选出.,.姹荷奶跫轮频茫簧秆〕鰖/为过渡金属氧化物催化剂系列最优催第三部分,在反应机理研究中进行了催化机理研究和热力学分析讨论。在催化机理的研究中,提出该反应属亲电取代机理,并结合文献推出了本实验的催化机理。通过甲烷气固相催化氧化反应的热力学分析,结果表明在计算温度范围内,甲烷与关键词本文分析了甲烷气固相部分氧化制甲醇的国内外研究现状。甲烷气固相部分氧化反应制甲醇的研究中催化剂的开发是该研究的关键,迄今为止,已开发的催化剂主要有过渡金属氧化物催化剂、沸石催化剂等。除催化剂研究外,研究工作者也对甲烷部分氧化反应的工艺条件、反应器形式等进行了研究。本文进行了非氧环境下甲烷气固相部分氧化制取甲醇的研究,主要分为三部分。第一部分主要是制备和考察甲烷气固相部分氧化反应的催化剂,我们共开发了三个系列,即杂多化合物催化剂系列,固体超强酸催化剂系列,过渡金属氧化物催化剂系列。甲烷在杂多化合物催化剂存在下可以进行非氧环境的气固相部分氧化反应,筛选化剂,催化剂是在负载量为%,姹荷奶跫轮频谩第二部分我们对杂多化合物催化剂进行了工艺条件的考察。结果表明,催化剂活性诱导期为,在最佳反应温度为妫从ρ沽ξ3Q梗合嗳芗敛捎么看酸%助催化剂碘保淄榈淖;饰ィ康牟锏氖章饰ァ醋酸得到醋酸甲酯的氧化酯化反应的总反应属于热力学上可自发进行的反应,当采用碘作为催化剂时,该反应体系中甲烷生成碘甲烷是整个催化剂循环过程的控制步甲烷气固相杂多化合物醋酸甲酯部分氧化骤。
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墨差蓑妻纂罢裹主壑傅冀淌η┟侯晰以具日零一哆争%只螽洲年名月学位论文作者签名:玖勉型筠稡/西北大学学位论文知识产权声明书全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫西北大学学位论文独创性声明本人完全了解西北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。本人授权西北大学可以将本学位论文的描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所等机构将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》或其它相关数据库。学位论文作者签名:指导教师签名:本人声明:所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西北大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。’
第一章绪论甲烷部分氧化反应的研究意义缓解能源紧张的有效途径。而且还可改善目前世界化学工业过分依赖石油与煤炭天然气是古生物遗骸长期在地下沉积,经慢慢转化及变质裂解而产生的气态碳氢化合物,具有可燃性,大多数是在油田开采原油时伴随而出。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中,主要成分为甲烷,比重瓤掌幔哂形奚ā⑽尬丁无毒之特性。天然气主要有以下几个用途:一是作为能源使用,如天然气发电,具有缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,是减少环境污染的有效途径;城市燃气事业,特别是居民生活用燃料,随着人民生活水平的提高及环保意识的增强,大部分城市对天然气的需求明显增加;压缩天然气汽车,以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点。二是天然气作为化工工业原料,ê铣砂尿素状迹蚁丙烯氢气和合成气⒁胰玻贝樘馇杷幔趸樘蚧迹黑等多种及大量衍生物。目前世界上%的合成氨,%的甲醇,%的乙烯由天然气为原料制取。随着世界石油的储量日益减少和天然气的探明储量不断增大,天然气的综合利用引起人们的广泛重视。但是大多数天然气产地远离使用地,就地把天然气转化为化工产品成为当今研究的热点。在天然气众多的转化产物中,甲醇是最理想的产物,因为甲醇保留了甲烷的绝大多数能量,而且在常温常压下是液体,储存运输都比较方便,已被确认为洁净的车用燃料和大功率燃料电池的燃料。同时甲醇又是非常好的化工原料。例如,以甲醇为原料可以制维尼龙、醋酸纤维、甲酸甲酯、甲酸、聚酯树脂和纤维、防冻剂、炸药、草酸、乙醇乙醛、汽油、酚醛树脂、二甲醚等。因而把甲烷转化为既可作为液体燃料又可用作化工基本原料的甲醇,就成为的被动局面。目前,主要是通过传统的二