侯国强,刘牛顿,王明义,王俊文

(1.太原理工大学 化学化工学院,太原 030024;2.山西汾西矿业(集团)有限责任公司,山西 介休 032306)

甲烷拥有稳定的正四面体结构,由于其C—H键键能高,因此对C—H键的活化是甲烷转化的关键[1]。甲烷转化可分为甲烷间接转化和甲烷直接转化[2],甲烷间接转化主要包括甲烷水蒸气重整、甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整等[3-4];甲烷直接转化分为甲烷裂解制氢和甲烷芳构化等[5-6]。

轻质芳烃是重要的化工原料,包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯(统称BTEX)等,主要从石油、煤焦油馏分中提取得到,并广泛应用于橡胶、塑料、树脂和制药等生产领域[7]。随着社会发展,我国每年需进口大量的化工原料,包括BTEX在内的许多芳烃对外依存度仍较高,国内供给远远不足[8]。若能从甲烷出发,开发出一种新的制芳烃工艺,就可以在一定程度上解决芳烃供给问题,具有重要的现实意义。

甲烷芳构化正是从甲烷出发制苯等芳烃的工艺,可分为甲烷有氧芳构化和甲烷无氧芳构化两大类。甲烷无氧芳构化(MDA)反应由中科院大连化学物理研究所王林胜教授等在1993年首次提出[9]。该反应可以有效地避免有氧条件下甲烷的深度氧化,提高产物的选择性。本文重点介绍了MDA催化剂中活性金属和分子筛载体的作用,以期为后续的研究工作提供一些借鉴。

1 甲烷芳构化反应主催化剂

在MDA反应中,Ga、Zn、Mn、Fe和Mo等金属可以为甲烷活化提供活性位点[5-6,10-11],提高甲烷转化率以及产物选择性,是常见的催化剂。……