催化剂抗积碳稳定性研究取得重大进展

本报记者沈报道，近日，安集团煤制油基地甲烷二氧化碳合成气自热重整装置运行稳定。目前，该装置已稳定运行1000多个小时。

合成气甲烷和二氧化碳重整技术来源于中国科学院上海先进研究所、鲁善喜安矿业(集团)有限公司和荷兰壳牌石油工业公司联合发起的甲烷和二氧化碳重整项目，得到国家自然科学基金、上海市科委重点项目、中国科学院战略试点——煤炭项目、国家科技支撑和国家重点研发计划的支持。

经过对催化剂初期失活机理的深入研究，课题组在催化剂抗积碳稳定性的研究方面取得了显著进展。开发的催化剂在模拟条件下稳定运行5000小时以上。研究组完成了催化剂和反应器模拟研究，以及100吨催化剂的工程放大和生产，并在鲁善喜安集团的支持下实施了万方级装置的建设和运行。

CO2和CH4是典型的温室气体和重要的碳资源。使用CO2和CH4作为碳源，在一定条件下可以转化为合成气(一氧化碳和H2)，这称为甲烷二氧化碳重整或干重整。与传统的甲烷水蒸气重整相比，甲烷二氧化碳重整几乎不消耗水，但使用大量的二氧化碳来降低能耗，缓解温室气体减排压力，因此受到了广泛关注。然而，该反应过程特别容易发生积碳，反积碳催化剂和特殊反应器被认为是其技术产业化的核心问题。

上海高级研究院低碳转化科学与工程重点实验室张军博士表示，该实验室成功解决了纳米金属的稳定性问题，特别是催化剂浇铸与内部结构的匹配问题。这种纳米介孔催化剂具有抗积碳和抗烧结双重功能。同时，反应器内部结构和催化剂的最佳匹配是另一个成功的重要因素。该技术适用于常规或非常规天然气的转化和利用，也适用于煤化工和冶金工业。

中国石油和化学工业协会已经对该装置进行了72小时连续运行的校准。专家认为，该研究开发了高效纳米镍基催化剂和性能优越的专用反应器，优化了工艺系统，建成了国际上首个规模为10000 Nm3/h的甲烷和二氧化碳自热重整生产合成气的工业侧线装置，运行稳定，实现了CO2的高效资源化利用和产品气H2/一氧化碳的灵活调整，建议尽快进行工业应用和推广。

中国科学院上海高级研究所项目主任孙表示，大规模甲烷和二氧化碳重整技术具有完全自主的知识产权，其核心是高效催化剂和反应器的开发。该技术不仅为大规模利用富含CO2的天然气奠定了重要的技术基础，而且将为山西煤化工的低碳发展做出重大创新。