透氧膜反應(yīng)器提效甲烷芳構(gòu)化

文/艾 班

近日，中科院青島生物能源與過程研究所膜分離與催化團隊負責人江河清研究員與德國漢諾威大學、尤利西研究中心、拜耳公司等機構(gòu)研究人員合作，在透氧膜反應(yīng)器中嘗試進行了甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)，生成了苯及其衍生物。

據(jù)介紹，甲烷芳構(gòu)化是將甲烷直接轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品的有效途徑之一，在催化科學、工業(yè)應(yīng)用等方面具有重要意義。其早期研究主要集中在開發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的催化劑。Mo/ZSM-5催化劑是目前被廣泛研究和使用的催化劑。但該類催化劑存在易積炭失活、甲烷轉(zhuǎn)化率低等問題。研究人員嘗試在該體系中引入一定量氧氣或溫和的氧化劑，以實現(xiàn)甲烷的選擇性催化轉(zhuǎn)化。

江河清等研究人員在透氧膜反應(yīng)器中嘗試進行了甲烷芳構(gòu)化反應(yīng)。由于反應(yīng)器采用了鈣鈦礦型透氧膜，使氧氣可以從空氣側(cè)轉(zhuǎn)移到透氧膜另一側(cè)，并與甲烷芳構(gòu)化所生成的氫氣反應(yīng)產(chǎn)生水，從而打破化學平衡，提高甲烷轉(zhuǎn)化率。此外，通過使用該透氧膜反應(yīng)器，可以將氮氣保留在空氣側(cè)，避免其進入甲烷—芳烴體系中。同時研究人員還發(fā)現(xiàn)，由于氧氣和水蒸氣的存在，顯著改善了催化劑Mo/ZSM-5的積炭失活問題，延長了催化劑的使用壽命。