叶 银，张亚新

新疆大学化工学院，新疆 乌鲁木齐 830046

我国是天然气消费大国，天然气消耗量逐年增加，对进口天然气的依赖度偏高。二氧化碳加氢制甲烷工艺既能实现温室气体高效绿色资源化利用，增加天然气的供应，又能为弃风、弃光等不稳定新能源电力的转化存储提供一种有效方式[1]。所以从环保、能源战略安全以及能源产业结构优化的角度出发，CO2甲烷化技术具有极大的研究价值。

甲烷化过程是合成天然气工艺中的重要一环，具有反应迅速、热效应强的特点[2]，要让反应能够顺利进行，并且兼顾反应物的转化率和甲烷的产率，就必须考虑催化剂的作用。这些年来，从催化剂的制备和成型角度出发，对活性中心、助剂以及异形结构等方面已进行了大量的研究[3-5]，但对颗粒中的扩散限制关注较少。程永刚等[6]的研究表明，在反应过程中，甲烷化催化剂的主要反应区域为颗粒的外层，催化剂内部空间未能得到充分利用，通过一定的手段降低颗粒的内扩散影响将对反应过程产生积极影响。早期的研究[7-8]表明，催化剂颗粒最佳孔结构的设计非常重要。随着实验技术的发展，通过合理设计并合成具有理想孔隙结构、性能更佳的催化剂已成为可能。因此，多级孔结构的设计已成为研究热点[9]，利用大孔隙改善物质扩散，小孔隙提供更多的反应区域。

就多尺度研究而言，通过实验手段探究催化剂的孔隙结构对反应的影响是较为困难的，且脱离反应器去研究催化剂性能无法直观得到其工业价值，目前已有一些反应器-催化剂双尺度耦合模拟的研究。……