催化剂表面酸性的改性对甲烷二氧化碳干重整反应的影响

杨延涛，杨树华，黄伟庆，石 杰，吴艺峰，岳增合，赵宝珠，雷廷宙

（1.河南省科学院，河南 郑州450002；2.河南省科学院化学研究所有限公司，河南 郑州450002）

0 引言

随着全球现代化进程的加快，各国对能源的需求大幅度增加，且能源消耗主要集中在化石燃料[1]，[2]。化石燃料的消耗量日益增加，使得温室气体引起的环境问题越来越严重[3]。CH4-CO2重整反应是一种减少温室气体排放的重要手段，CH4-CO2重整反应主要分为甲烷水蒸气重整（SRM）、甲烷部分氧化重整（ORM）和甲烷二氧化碳干重整（DRM）3种工艺方法。通过羰基合成或Fischer-Tropsch合成工艺可将甲烷和二氧化碳转化为甲醇、二甲醚等化工原料[4]。在上述3种工艺中，SRM工艺主要通过加入的水蒸气与甲烷进行反应，其产物中H2/CO的比值接近3∶1（比值过高）。ORM工艺是一个温和的放热反应过程，不需要庞大的供热和换热设备，但该工艺存在诸多较为复杂的副反应，以相变反应为主，多种相变反应的存在严重制约了重整反应的速率。DRM工艺的产物中H2/CO的比值约为1∶1，更有利于接下来的费托合成反应，该工艺提供了一种同时转化两种难以活化的碳分子并消除温室气体的综合利用技术路线[5]。DRM工艺对反应温度（700～1 000℃）要求较高，是一个高吸热的化学反应过程，因为反应温度较高，因此容易在催化剂表面引起甲烷的热分解形成焦炭，或者产物CO自身的歧化反应形成焦炭，从而导致催化剂失活。

在前期研究[6]～[8]的基础上，本文以CH4/CO2为原料气，研究了CH4/CO2原料气的DRM反应（以负载多金属活性组分的催化剂载体为催化剂）性能，并揭示了在DRM反应过程中，催化剂表面酸性变化与催化剂稳定性以及抗积碳性能的关系。……