汪建柱， 楊鵬舉， 朱麗云， 王振波

摘要：低溫甲烷化具有安全環(huán)保、節(jié)能降耗及投資少的優(yōu)勢，發(fā)展?jié)摿薮蟆＝榻B了幾種CO低溫甲烷化反應(yīng)機(jī)理，包括表面碳機(jī)理、變換-甲烷化理論、含氧絡(luò)合物機(jī)理。從載體、活性組分、助劑三方面討論了低溫甲烷化催化劑影響因素， 列舉了低溫甲烷化催化劑的工業(yè)應(yīng)用并對甲烷化所用反應(yīng)器進(jìn)行討論。對低溫甲烷化技術(shù)進(jìn)行展望，指出應(yīng)加強(qiáng)CO甲烷化反應(yīng)機(jī)理研究進(jìn)而指導(dǎo)工藝優(yōu)化，應(yīng)加快綜合性能優(yōu)良的低溫甲烷化催化劑的開發(fā)以及低溫甲烷化反應(yīng)器的優(yōu)化設(shè)計。

關(guān)鍵詞：低溫；甲烷化；反應(yīng)機(jī)理；催化劑；反應(yīng)器；進(jìn)展

       甲烷化工藝是針對我國富煤、貧油、少氣的資源特點(diǎn)進(jìn)行煤制合成天然氣中的核心過程，是乙烯和合成氨工業(yè)中粗氫精制的常用方法，也是深度去除燃料電池特別是質(zhì)子膜燃料電池中CO的熱點(diǎn)工藝，具有重要的研究和實(shí)用價值。甲烷化反應(yīng)分為CO反應(yīng)和CO₂反應(yīng)，其中CO反應(yīng)為主反應(yīng)，是氣固非均相反應(yīng)和強(qiáng)放熱反應(yīng)。相關(guān)研究表明，每轉(zhuǎn)化1%的CO會造成絕熱溫升74 ℃。通常情況下，設(shè)定CO甲烷化反應(yīng)溫度時需要考慮所選催化劑的最佳活性、熱穩(wěn)定性和選擇性對應(yīng)的溫度區(qū)間，根據(jù)催化劑適宜操作溫度可將甲烷化工藝分成高溫甲烷化和低溫甲烷化2種。相比高溫甲烷化，低溫甲烷化技術(shù)具有安全環(huán)保、節(jié)能降耗及投資少等特點(diǎn)，能夠顯著提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

       文中從CO低溫甲烷化反應(yīng)機(jī)理、低溫甲烷化催化劑的影響因素及其工業(yè)應(yīng)用、低溫甲烷化反應(yīng)器等方面，對低溫甲烷化技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行簡要介紹。

1 CO低溫甲烷化反應(yīng)機(jī)理

       CO甲烷化反應(yīng)屬于簡單費(fèi)托合成反應(yīng)，探索CO甲烷化反應(yīng)機(jī)理對于多相催化和低碳化學(xué)的研究具有啟發(fā)意義。近年來國內(nèi)外學(xué)者對CO甲烷化反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了大量研究，取得了許多進(jìn)展，雖然在解離方式等方面還存在一些分歧，但不同的觀點(diǎn)對于指導(dǎo)低溫甲烷化反應(yīng)都具有一定的積極作用。

1.1 表面碳機(jī)理

       表面碳機(jī)理是由MCCARTY J G等提出的，認(rèn)為CO甲烷化反應(yīng)分為CO的吸附與脫附、CO和H₂反應(yīng)兩步進(jìn)行。根據(jù)雜化軌道理論，CO中孤對電子容易與活性金屬中的空軌道結(jié)合，形成強(qiáng)吸附態(tài)的CO*。CO*容易在活性金屬表面發(fā)生歧化反應(yīng)，生成吸附態(tài)的表面C*物種和表面H物種，表面C*與金屬表面活化的H經(jīng)過多步結(jié)合生成CH₄。

       CO的吸附與脫附步驟如下，反應(yīng)式中（*）表示活性空位，X（*）表示吸附物種X。

       CO和H₂反應(yīng)步驟為：

       表面碳機(jī)理認(rèn)為，CO在活性金屬表面的解離速率是影響反應(yīng)速率的關(guān)鍵， 對于解離方式則存在直接解離和氫助解離2種分歧。大量的研究發(fā)現(xiàn)，CO的解離方式會隨催化劑的不同而變化，CO在Ni基催化劑上的甲烷化反應(yīng)速率控制步驟為C-O鍵的斷裂。GUO Z Y等、IMRE-GEORGESB等通過原位紅外、同位素標(biāo)記等方式進(jìn)行甲烷化反應(yīng)機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表現(xiàn)出與表面碳機(jī)理的一致性。劉其城通過研究CO在Ni基催化劑上的吸附和脫附行為，指出0801Ni上CO的甲烷化反應(yīng)中間體為表面碳。TISON Y等根據(jù)密度泛函理論(DFT)計算結(jié)果指出在臺階狀的Ru(0154)表面上，CO是直接進(jìn)行解離的。PANAGIOTOPOULOU P等研究了CO甲烷化反應(yīng)機(jī)理及其影響因素， 結(jié)果表明溫度是影響甲烷化反應(yīng)途徑的主要因素，并且在低溫(低于250 ℃)情況下，活性金屬表面的甲烷化過程以CO解離途徑為主。

1.2 變換-甲烷化理論

       變換-甲烷化理論是由伏義路等綜合程序升溫脫附(TPD)、程序升溫還原(TPR)、脈沖色譜和紅外光譜技術(shù)提出的。變換-甲烷化機(jī)理認(rèn)為CO的線式吸附體不具有解離和變換-甲烷化活性的作用，是以橋式吸附CO解離形成的吸附態(tài)碳物種為中間體，通過與活性金屬上表面H多步反應(yīng)形成CH₄。伏義路等進(jìn)行的相關(guān)研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，表面H濃度是直接影響CO甲烷化反應(yīng)速率的關(guān)鍵因素。

       CO變換-甲烷化理論的主要步驟如下，反應(yīng)式中Y(bridged)表示橋式吸附態(tài)物種Y。

       變換-甲烷化理論與單純的甲烷化反應(yīng)或變換反應(yīng)理論均有所不同，還需要更多的研究進(jìn)行補(bǔ)充。胡常偉等研究CO和H₂在NiO/Al₂O₃上的反應(yīng)，比較了低溫情況下的線式吸附態(tài)和橋式吸附態(tài)，發(fā)現(xiàn)壓力是影響橋式吸附CO 的主要因素，溫度是影響線式吸附CO的主要因素，線式吸附的CO在140 ℃附近就開始與H₂進(jìn)行反應(yīng)生成甲烷。

1.3 含氧絡(luò)合物機(jī)理

       含氧絡(luò)合物機(jī)理認(rèn)為，在反應(yīng)過程中，CO分子和H₂分子首先吸附在催化劑表面，通過一定的化學(xué)作用形成含氧絡(luò)合物，含氧絡(luò)合物在催化劑表面經(jīng)過一系列的還原反應(yīng)生成CH₄，一般反應(yīng)過程如下：

       GUPTA N M等認(rèn)為，在TiO₂催化劑上的低溫甲烷化反應(yīng)是表面吸附的(CO)_n復(fù)合物先形成單羰基中間體，再轉(zhuǎn)化為Ru^＆+-(CO)絡(luò)合物，最終生成CH₄。TOSHIAKI等提出了CH₂中間體理論，所進(jìn)行的研究表明在反應(yīng)過程中有非穩(wěn)態(tài)的次甲基絡(luò)合物生成。ANDERSSON M P等根據(jù)DFT計算結(jié)果指出，COH*為CO 甲烷化反應(yīng)的中間體，并且COH*生成為甲烷化反應(yīng)的控速步驟。羅久里等采用脈沖反應(yīng)技術(shù)進(jìn)行的研究表明，吸附態(tài)的H₂在反應(yīng)過程中起著重要的作用，CO 通過吸附H₂生成絡(luò)合物HCOH，按次甲基模式實(shí)現(xiàn)甲烷化過程。ZHI C M等在Ni(211)上研究CO甲烷化反應(yīng)機(jī)理，并且采用密度泛函理論，得到了2種生成CH₄ 的途徑。

       有關(guān)文獻(xiàn)中CH₄生成途徑見表1。

       隨著實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法的更新和提高，不同甲烷化反應(yīng)機(jī)理都在不斷補(bǔ)充，總體來說，表面碳機(jī)理得到廣泛認(rèn)可。低溫甲烷化反應(yīng)機(jī)理總結(jié)見表2。

2 低溫甲烷化催化劑研究

2.1 低溫甲烷化催化劑組成

       催化劑是低溫甲烷化反應(yīng)過程中最為關(guān)鍵的要素， 低溫甲烷化催化劑的性能決定著甲烷化的反應(yīng)速率和CO的選擇性強(qiáng)弱，而且對低溫甲烷化技術(shù)配套反應(yīng)器及上下游工藝流程均有影響。為滿足工業(yè)需要和能耗要求，開發(fā)具有高活性、高熱穩(wěn)定性、耐硫、抗積碳性能好、制備簡單且價格低廉的低溫甲烷化催化劑， 是現(xiàn)階段低溫甲烷化技術(shù)研究的重點(diǎn)之一。

       低溫甲烷化所用催化劑主要為氧化物負(fù)載型催化劑，由載體、活性組分和助劑3部分組成。在CO低溫甲烷化反應(yīng)中，最常用的載體材料是γ-Al₂O₃，載體通常起著擔(dān)載和分散活性組分的作用。活性組分在催化劑中起主要作用，出于實(shí)驗(yàn)研究和工業(yè)應(yīng)用的區(qū)別，一般將其分為貴金屬和過渡金屬，以第八副族元素應(yīng)用較為集中。其中Ru在低溫下表現(xiàn)出長時間的穩(wěn)定性和較高的反應(yīng)活性，但由于價格昂貴工業(yè)應(yīng)用較少。Ni基催化劑在工業(yè)上有大規(guī)模應(yīng)用，另外還有一些關(guān)于雙金屬催化劑的報道。助劑的選用對于延長催化劑使用壽命、提高催化劑的催化活性和抗積碳性能等均具有積極作用，常見的助劑材料包括堿金屬及堿土金屬(Na、Mg等)、稀土金屬(La、Ce等)等。

2.2 低溫甲烷化催化劑影響要素

2.2.1 載體

       低溫甲烷化催化劑中常用的載體材料有Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂和一些復(fù)合載體等。Al₂O₃具有較大的比表面積和較為復(fù)雜的孔道結(jié)構(gòu)，吸附性能優(yōu)良，價格低廉且易于制備，常用在甲烷化反應(yīng)中。Al₂O₃載體表面存在著有較強(qiáng)成鍵能力的Al³⁺和O^2-，能夠和活性組分中的離子發(fā)生相互作用生成離子鍵，促進(jìn)活性組分在載體表面的分散，提高低溫下反應(yīng)的活性。DJINOVI P等以Al₂O₃為載體，在富氫氣體CO選擇性甲烷化性能實(shí)驗(yàn)中添加Ru，發(fā)現(xiàn)在低溫(200～300 ℃)條件下，反應(yīng)可使CO得到完全轉(zhuǎn)化。TiO₂作為載體制備的催化劑在溫度較低環(huán)境中表現(xiàn)出較好的催化性能，TADA S等研究了Ru-Ni/TiO₂催化劑體系中的CO甲烷化反應(yīng)，結(jié)果表明Ni和Ru的結(jié)合促進(jìn)了低溫下CO的甲烷化反應(yīng)。ZrO₂載體也具有不錯的吸附CO性能，并且其表面具有高活性位，可促進(jìn)催化過程。MOHAMED Z等以Ru為活性組分，通過TiO₂和ZrO₂這2種載體的CO甲烷化實(shí)驗(yàn)對比，認(rèn)為與TiO₂相比，Ru-ZrO₂催化劑催化活性更高。SILVA D等制備了Ni/ZrO₂催化劑，研究表明， 在低溫(200 ℃)時，CO轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到100%。碳納米管作為催化劑載體已用于許多催化反應(yīng)體系的研究，XIONG J等以碳納米管為載體制備了Ru基催化劑，并且加入活性助劑Zr以減小Ru與碳納米管的相互作用，增大Ru在碳納米管表面的分散效果，研究結(jié)果表明，在低溫(180～240 ℃)下反應(yīng)后，可以將CO體積分?jǐn)?shù)從12000×10^-6以下降低到10×10^-6以下。除此之外，還有一些關(guān)于沸石分子篩載體用于低溫甲烷化反應(yīng)的報道。

       低溫甲烷化催化劑大都采用浸漬法制備，其金屬含量高、工藝較為復(fù)雜，對于催化劑載體的要求一般較為嚴(yán)苛。因此，選用具有較高的比表面積、較好吸附性能和熱穩(wěn)定性的CO低溫甲烷化催化劑載體至關(guān)重要。

2.2.2 活性組分

       低溫甲烷化催化劑的活性組分主要分為Ru基、Ni基、雙/多金屬催化劑等。其中Ru的性能優(yōu)越，具有良好的低溫活性和較高的選擇性。90 ℃下Ru基催化劑能使90％的CO、CO₂有效地轉(zhuǎn)化為CH₄，這樣就可以適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，達(dá)到節(jié)能的目的。DAGLE R A等以Ru為活性組分制備了Ru/Al₂O₃催化劑進(jìn)行CO甲烷化實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，負(fù)載量為3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的催化劑在低溫范圍內(nèi)(240～280 ℃)可以將CO的體積分?jǐn)?shù)從0.9％降至10^-4之內(nèi)，并且H₂消耗量低于10％。文獻(xiàn)和文獻(xiàn)也證明了活性組分Ru在低溫甲烷化中的重要作用。但Ru價格昂貴，較難得到大規(guī)模應(yīng)用。

       Ni基催化劑具有良好的催化活性和甲烷化選擇性，國內(nèi)外學(xué)者在Ni金屬含量、Ni分散晶粒的大小以及Ni金屬與載體之間的相互作用等方面進(jìn)行了許多研究。LIU Q H等探究了Ni負(fù)載量對Ni/ZrO₂性能的影響， 結(jié)果表明，負(fù)載量為1.6％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Ni/ZrO₂具有最佳的催化性能，在260～280 ℃可以保持CO出口體積分?jǐn)?shù)在20×10^-6以內(nèi)，并且在一定范圍內(nèi)，Ni含量高的催化劑具有很好的低溫催化甲烷化反應(yīng)性能。CHOUDHURY M等研究了合成氣中CO低溫甲烷化反應(yīng)的特點(diǎn)，并自制了四組分Ni 催化劑，結(jié)果表明，Ni/La₂O₃/Ru/Rh具有超強(qiáng)的催化活性，在較低溫度下(230 ℃)可實(shí)現(xiàn)CO的近似完全轉(zhuǎn)化。

       雙金屬催化劑中以Ru-Ni雙金屬催化劑研究較多，GAO Z M等研究了Ru-Ni/Al₂O₃雙金屬催化劑的催化性能，結(jié)果表明，添加Ru有利于Ni的還原，在較低溫度(220 ℃)時反應(yīng)可以將CO體積分?jǐn)?shù)保持在0.003％以內(nèi)。RUTERANA P等通過研究發(fā)現(xiàn)添加了Ru的Ni/Al₂O₃催化劑可以將反應(yīng)溫度降低50 ℃，而且也表現(xiàn)出了很好的長時間穩(wěn)定性。

       除上述活性組分之外， 還有一些關(guān)于Fe基、Co基催化劑的報道，但這些催化劑目前都沒有得到大規(guī)模的應(yīng)用。對于低溫甲烷化催化劑的開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用， 需更多關(guān)注Ni基催化劑。同時，雙金屬催化劑中原子相互作用可以形成活性中心，將比單一金屬具有更好的催化性能，這也將是低溫甲烷化催化劑研究的熱點(diǎn)。

2.2.3 助劑

       在低溫甲烷化催化劑中添加合適的助劑，可以有效提高催化劑在低溫條件下的活性，提高催化劑強(qiáng)度和穩(wěn)定性，不同的助劑也會在一定程度上提高其抗積碳能力。常用的助劑元素包括堿金屬及堿土金屬Na、Mg，稀土金屬La、Ce和過渡金屬M(fèi)n等。陳亞等在研究不同MgO含量對Ni基低溫甲烷化反應(yīng)的影響中，采用自制Al₂O₃-TiO₂進(jìn)行載體實(shí)驗(yàn)， 結(jié)果表明， 添加適量的MgO助劑可以提高活性組分與自制Al₂O₃-TiO₂間的相互作用，增加活性組分在催化劑表面的分散度進(jìn)而提高反應(yīng)活性。XAVIER K O等研究發(fā)現(xiàn)，對于CeO₂，負(fù)載量1.5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Ni/Al₂O₃催化劑可以明顯降低其反應(yīng)溫度，原因是Ce³⁺與O原子之間會發(fā)生較強(qiáng)的相互作用，正是這種效果使C-O鍵更易于斷裂生成活性表面碳， 從而使反應(yīng)中的加氫過程在表面碳上很容易進(jìn)行。曾艷研究了不同Ce含量對Ni基催化劑的影響， 發(fā)現(xiàn)添加Ce助劑可以促進(jìn)CO在Ni金屬表面的解離,進(jìn)而極大提高催化劑的低溫活性。CAO H X等在研究助劑對甲烷化催化劑活性的影響時發(fā)現(xiàn)，La、Ce、V、Mn的添加都可以促進(jìn)Ni晶粒的分散，為反應(yīng)提供更多的活性位點(diǎn)，進(jìn)而提高CO甲烷化反應(yīng)的低溫活性。

2.3 低溫甲烷化催化劑工業(yè)應(yīng)用及評價

2.3.1 工業(yè)應(yīng)用

       近年來低溫甲烷化技術(shù)取得了較大的發(fā)展，煤制天然氣、乙烯合成及城市煤氣的部分領(lǐng)域都有從高溫甲烷化向低溫甲烷化轉(zhuǎn)換的趨勢，而高、低溫工藝的轉(zhuǎn)換則取決于長期穩(wěn)定的低溫催化劑的應(yīng)用。

       近年來國內(nèi)外企業(yè)應(yīng)用的部分低溫甲烷化催化劑及其特性參數(shù)見表3。中國石化北京化工研究所開發(fā)的BC-H-10低溫甲烷化催化劑具有低溫、高空速及高活性的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被中原石化公司、天津石化公司等單位采用。茂名石化公司應(yīng)用低溫甲烷化技術(shù)較早， 最初采用了日本N111低溫甲烷化催化劑，2008年以后逐步更換為國產(chǎn)BC-H-10低溫甲烷化催化劑。上海賽科公司于2014年將高溫甲烷化催化劑更換為KL6529-T5低溫甲烷化催化劑，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)性和安全性。中國石化巴陵分公司將國產(chǎn)Ru基低溫甲烷化催化劑JWH-9812-1應(yīng)用于己內(nèi)酰胺合成裝置，達(dá)到工業(yè)了要求。

2.3.2 工業(yè)評價

       對中國石化北京化工研究所研發(fā)的BC-H-10低溫甲烷化催化劑進(jìn)行實(shí)際工況考察，其在低反應(yīng)空速(2200～3000 h^-1)和高反應(yīng)空速(5000～5500 h^-1)下都能夠?qū)崿F(xiàn)CO的有效轉(zhuǎn)化，甲烷化后H₂中的CO體積分?jǐn)?shù)可以保持始終小于10^-6，表明該低溫甲烷化催化劑具有良好的空速適應(yīng)性，能夠滿足不同的使用工況。

       蒸汽用量也是考察低溫甲烷化催化劑的重要指標(biāo)，廣州某公司的乙烯裝置在使用低溫甲烷化催化劑后節(jié)約蒸汽16 000 t/a。另外，使用低溫甲烷化催化劑還可以縮短開車時間，降低操作風(fēng)險，提升生產(chǎn)安全性能。

3 低溫甲烷化反應(yīng)器

       反應(yīng)器是甲烷化工藝中的重要設(shè)備。采用高溫甲烷化工藝容易出現(xiàn)催化劑燒結(jié)、積炭等影響設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的問題，一般對設(shè)備移熱性具有較高的要求。而采用低溫甲烷化工藝則在一定程度上降低了對反應(yīng)設(shè)備的要求，基本可以實(shí)現(xiàn)在原高溫反應(yīng)器中直接用低溫催化劑床層替換傳統(tǒng)催化劑床層而不影響工藝的運(yùn)行。

       目前已有對固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器及漿態(tài)床反應(yīng)器的研究報道。固定床反應(yīng)器分為絕熱和等溫兩種，絕熱固定床反應(yīng)器是工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的最佳選擇。等溫固定床反應(yīng)器具有使用壽命長、工藝流程短的優(yōu)勢，上海華西化工科技公司是國內(nèi)第一套等溫固定床反應(yīng)器長周期工業(yè)化使用的實(shí)例。流化床反應(yīng)器傳熱性能良好，適用于甲烷化這種強(qiáng)放熱反應(yīng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)床層溫度的均勻分布，具有更換催化劑方便、反應(yīng)可持續(xù)進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)。漿態(tài)床反應(yīng)器傳熱效率較高，有利于降低反應(yīng)溫度，對于低溫甲烷化CO轉(zhuǎn)化速率的提升有積極作用，但是由于磨損、分離催化劑等問題，在實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用中存在一定的限制。除此之外，近年來還有一些關(guān)于微型反應(yīng)器的研究報道。董新法等采用微通道反應(yīng)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究， 反應(yīng)器中均勻涂布了Ni-Ru/ZrO₂，結(jié)果表明反應(yīng)溫度為260 ℃時可將CO的出口體積分?jǐn)?shù)降低到0.0013％。

       通過梳理國內(nèi)外低溫甲烷化反應(yīng)器研究情況可以發(fā)現(xiàn)， 固定床反應(yīng)器仍然占據(jù)低溫甲烷化反應(yīng)器的大量市場，學(xué)者們在不斷優(yōu)化改進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)部裝置以適應(yīng)工藝要求。另外，流化床反應(yīng)器操作簡單，甲烷化處理效果較好，雖然目前還存在投資費(fèi)用高等問題，但相信通過工藝優(yōu)化可以使其得到更好的應(yīng)用。

4 結(jié)語

       低溫甲烷化技術(shù)具有安全環(huán)保、節(jié)能降耗的優(yōu)勢，應(yīng)用于煤制氣、乙烯合成及燃料電池等領(lǐng)域。在甲烷化反應(yīng)機(jī)理研究中，學(xué)者們比較傾向于表面碳機(jī)理?，F(xiàn)階段低溫甲烷化催化劑的應(yīng)用已取得了較大發(fā)展，通過研究載體、活性組分及助劑不同方面的關(guān)系逐步獲得了適宜的催化劑類型。固定床反應(yīng)器在工業(yè)應(yīng)用中占據(jù)較大的比例，流化床、漿態(tài)床反應(yīng)器還主要處于實(shí)驗(yàn)階段。根據(jù)研究現(xiàn)狀推測，低溫甲烷化技術(shù)未來會有更大的應(yīng)用市場。

         對于CO低溫甲烷化技術(shù)的研究，還需在以下方面深入探索，①甲烷化反應(yīng)機(jī)理。目前對甲烷化反應(yīng)過程以及產(chǎn)生的中間體等問題尚未達(dá)成共識，需深入探究低溫下甲烷化反應(yīng)機(jī)理，對于明確CO低溫甲烷化反應(yīng)、指導(dǎo)低溫甲烷化工藝流程的設(shè)計和低溫甲烷化催化劑的開發(fā)具有重要意義。②開發(fā)綜合性能優(yōu)異的低溫甲烷化催化劑。低溫甲烷化催化活性及穩(wěn)定性、制備難易程度及能否工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用等因素都是低溫甲烷化催化劑開發(fā)中需要解決的問題。現(xiàn)階段Ni基催化劑是研究熱點(diǎn)，未來還需對Ni基催化劑、雙金屬多金屬催化劑以及多載體催化劑投入更多關(guān)注，深入研究催化劑耐硫催化性能。與此同時，揭示低溫情況下催化劑的失活原因也很重要。③低溫甲烷化反應(yīng)器的設(shè)計優(yōu)化。隨著低溫甲烷化技術(shù)的進(jìn)步，反應(yīng)器等配套設(shè)施也應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，從而保證操作安全簡單、溫度分布均勻、催化劑更換便利等。

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