催化柴油中含有大量稠环芳烃,采用加氢裂化技术可以将稠环芳烃转化为有价值的轻质芳烃,反应过程以氢气作为供氢体,需要大量氢气参与反应。而工业氢气部分来源于天然气重整,生产过程复杂并排放大量CO2,生产成本高昂。甲烷是天然气的主要成分,储量丰富,H/C摩尔比高。近年来,关于甲烷直接活化参与油品加氢反应引起国内外学者的广泛关注,甲烷参与油品加氢反应可以作为新的供氢体并提供甲基基团,能够降低氢耗并提高反应产物中含有甲基侧链产物的选择性,具有很大的工业应用潜力。本文主要以萘为模型化合物,在甲烷-氢气混合氛围下研究了萘选择性加氢开环反应。首先对甲烷参与反应进行初步探索,研究表明催化剂存在下甲烷能够被活化并参与反应。然后考察了不同分子筛、活性金属及负载量、助剂金属对反应性能的影响,利用XRD、NH3-TPD、BET、Py-IR、SEM、XPS、TG等技术手段对催化剂进行表征。结果表明:采用Hβ分子筛、活性金属Zn、负载量为5%、助剂金属Ag制备的催化剂反应效果最优。制备的Zn-Ag/Hβ催化剂具有丰富的中强酸中心,负载金属Zn后分子筛存在Zn2+和进入分子筛晶体骨架的Zn物种,总酸量降低且L/B酸量比增加,能够促进甲烷参与反应;负载金属Ag后中强酸酸量增大,萘转化率和产物选择性进一步提高。利用Zn-Ag/Hβ催化剂对CH4/H2体积比进行优选,确定最优CH4/H2体积比为1。对反应工艺条件进行考察,确定甲烷-氢气混合氛围下萘选择性加氢开环适宜工艺条件为反应气/油比800、压力3.5 MPa、温度400℃、空速4 h-1。在此工艺条件下既可以保证甲烷活化参与反应,又可以确保加氢开环反应的进行。最后在不同气体氛围下对比反应,进一步探索甲烷对反应的积极作用。结果表明:甲烷和氢气混合氛围下反应能够提高液体收率,并促进反应产物中含有甲基侧链产物的选择性。萘转化率为99.82%、液体收率为80.88%、BTX选择性为62.20%,其中苯、甲苯和二甲苯选择性分别为18.72%、23.15%和20.33%。