甲烷作为天然气的主要成分，近年来世界上许多国家对其加工利用十分重视。从应用环境及环保两方面考虑，甲烷资源的优化利用都具有重要意义。自1982年联碳公司宣布利用甲烷可直接氧化偶联制乙烯和乙烷以来，研究者围绕这一反应开展了大量的工作。目前在催化剂的改进及反应历程方面已取得一定进展，但仍存在一定的问题，如反应温度过高，催化剂的活性和稳定性有待于进一步的提高等。本文主要针对存在的这些问题，开发具有低温活性的甲烷氧化偶联催化剂体系，并对其甲烷氧化偶联反应性能进行了研究。得到的主要结果如下： 一、NaF改性的Sm₂O₃催化剂上的甲烷偶联反应 通过对Sm₂O₃催化剂的甲烷氧化偶联反应性能的考察发现，该催化剂具有较好的低温反应活性，在550℃下，其甲烷转化率为为22.3％，C₂产率为9.2％，但随着反应温度的提高，C₂产率反而下降。对于该催化剂体系，C₂高产率出现在低温区，这与催化剂本身固有的低温活性有关。NaF的引入明显提高了甲烷转化率和C₂选择性，降低了CO₂的选择性，提高了C₂产率，改善了催化剂的甲烷氧化偶联反应活性，但随着NaF的引入，催化剂的最佳活性温度也随之上升。通过对催化剂的制备方法的研究发现，混合法制备的催化剂比浸渍法具有更好的反应性能，催化剂焙烧过程中焙烧温度对催化剂的性能也有一定的影响，高温焙烧制备的催化剂优于低温焙烧制备的催化剂。 二、甲烷氧化偶联反应条件的优化 1、该催化剂体系的最佳反应工艺条件为空速4000h^-1，常压和反应温度700℃，CH₄/O₂=3：1，该条件下甲烷转化率为31.8％，C₂选择性为49.5％，C₂收率为15.8％。 2、50小时的催化剂的稳定性实验得到的C₂平均收率在12.4％以上，且催化剂性能稳定，催化剂活性未见明显下降，具有较好的催化性能。 三、CO2作为氧化剂在催化剂上的甲烷氧化偶联反应性能 浙江人学丁程硕上学位论文 l．COZ分压对反应的影响 随着 COZ分压的增加，甲烷转化率随之上升，当 COZ分压达到 30KP2 时，甲烷转化率最大，进一步增加 COZ分压，甲炕转化术变化个大：W CZ 选择性和产率随 CO。分压增大呈上升趋势。因此，卅高 CO／比I］’刊厂小炕 氧化偶联反应。 2、温度对反应的影响 ＊比和CO。的转化率及＊选择性随着反应汕拄的升人巾门川－，【叫H， 乙烯与乙烷的比也随着反应温度的升高而上升，这悦山1 人卜)乙烯XX乙炕 脱氢形成的。在820℃可获得4．刀％的甲烷转化率和帕、S％的Q选仟卜，悦 明在催化剂上温度升高对该反应有利，也暗示温度什高丫汁十协岛郴化刊人 面的COZ的活性。