透氧膜反應器提效甲烷芳構化

近日，中國科學院青島生物能源與過程研究所與德國漢諾威大學、尤利西研究中心、拜耳公司等機構合作，在透氧膜反應器中嘗試進行了甲烷芳構化反應，生成了苯及其衍生物。

甲烷芳構化是將甲烷直接轉化為液體產品的有效途徑之一，在催化科學、工業應用等方面具有重要意義。其早期研究主要集中在開發高活性、高穩定性的催化劑。Mo/ZSM－5催化劑是目前被廣泛研究和使用的催化劑。但該類催化劑存在易積炭失活、甲烷轉化率低等問題。研究人員嘗試在該體系中引入一定量氧氣或溫和的氧化劑，以實現甲烷的選擇性催化轉化。

該研究團隊在透氧膜反應器中嘗試進行了甲烷芳構化反應。由于反應器采用了鈣鈦礦型透氧膜，使氧氣可以從空氣側轉移到透氧膜另一側，并與甲烷芳構化所生成的氫氣反應產生水，從而打破化學平衡，提高甲烷轉化率。此外，通過使用該透氧膜反應器，可以將氮氣保留在空氣側，避免其進入甲烷－芳烴體系中。同時研究人員還發現，由于氧氣和水蒸氣的存在，顯著改善了催化劑Mo/ZSM－5的積炭失活問題，延長了催化劑的使用壽命。