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在众多的甲烷转化利用途径中,甲烷氧化偶联(OCM)直接制C2化合物,特别是乙烯,是一条潜在的经济途径。本文从不同催化剂及其组合方式、催化膜反应器等方面研究了 OCM反应。首先考察了3 wt%Li/MgO 以及含 1.9wt%Mn 和 5wt%Na2W04的Na-W-Mn/Si02两种类型的催化剂在固定床反应器上对OCM的反应性能。研究了各种反应参数,如温度、CH4/02进料比、空速等对反应的影响。最好的结果在Na-W-Mn/SiO2-gel-p(硅胶作载体,PVP处理)催化剂上得到,其中甲烷转化率为37.15%,C2选择性和产率分别为53.14%和19.74%,反应条件为800℃,甲烷和空气流量分别为10 mL/min和24 mL/min,共混进样。Li/MgO和Na-W-Mn/SiO2以不同方式组合后的研究结果表明双床层形式组合可以提高甲烷转化率,在Na-W-Mn/SiO2-gel-p→Li/MgO-p上C2产率可以达到21.11%,其中反应条件为850℃,气体流量同上。La0.7Sr0.3FeO3-α(LSF)中空纤维膜(外径2 mm,内径1.56 mm)具有良好的机械性能,同时其透氧量随温度的升高(650-950℃)而增加。在LSF膜的内表面涂覆上述催化剂(Li/MgO,Na-W-Mn/SiO2等)后形成了LSF催化膜反应器,与固定床反应器相比,C:2选择性在高温段有所增加,但甲烷转化率很低,C2产率也低于4%。BaCe0.8Gd0.2O3(BCG)中空纤维膜(外径1.52 mm,内径1mm)并不致密,但其本身对OCM反应有催化活性。在γ-A12O3管子(外径4.5 mm,内径3.4 mm)外壁涂覆BCG材料后经煆烧制备了 BCG-A1203膜,此膜透氧量较低,单独或者涂覆催化剂后作为OCM的反应器并不理想。但通过其与BCG中空纤维膜的组合,构造的新型的膜反应器显示出了对OCM反应良好的催化和反应性能。在2.3cm长的BCG-A1203-BCG膜反应器上获得了13.38%的C2产率,其中反应条件为800℃,管内甲烷和氩气流量分别为1mL/min和25 mL/min,管壳内空气流量为300 mL/min。