透氧膜反应器提效甲烷芳构化

近日, 中科院青岛生物能源与过程研究所膜分离与催化团队负责人江河清研究员与德国汉诺威大学、尤利西研究中心、拜耳公司等机构研究人员合作, 在透氧膜反应器中尝试进行了甲烷芳构化反应, 生成了苯及其衍生物。

据介绍, 甲烷芳构化是将甲烷直接转化为液体产品的有效途径之一, 在催化科学、工业应用等方面具有重要意义。其早期研究主要集中在开发高活性、高稳定性的催化剂。Mo/ZSM-5催化剂是目前被广泛研究和使用的催化剂。但该类催化剂存在易积炭失活、甲烷转化率低等问题。研究人员尝试在该体系中引入一定量氧气或温和的氧化剂, 以实现甲烷的选择性催化转化。

江河清等研究人员在透氧膜反应器中尝试进行了甲烷芳构化反应。由于反应器采用了钙钛矿型透氧膜, 使氧气可以从空气侧转移到透氧膜另一侧, 并与甲烷芳构化所生成的氢气反应产生水, 从而打破化学平衡, 提高甲烷转化率。此外, 通过使用该透氧膜反应器, 可以将氮气保留在空气侧, 避免其进入甲烷—芳烃体系中。同时研究人员还发现, 由于氧气和水蒸气的存在, 显著改善了催化剂Mo/ZSM-5的积炭失活问题, 延长了催化剂的使用寿命。