透氧膜反应器提效甲烷芳构化

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所与德国汉诺威大学、尤利西研究中心、拜耳公司等机构合作，在透氧膜反应器中尝试进行了甲烷芳构化反应，生成了苯及其衍生物。

甲烷芳构化是将甲烷直接转化为液体产品的有效途径之一，在催化科学、工业应用等方面具有重要意义。其早期研究主要集中在开发高活性、高稳定性的催化剂，Mo/ZSM-5催化剂是目前被广泛研究和使用的催化剂，但该类催化剂存在易积炭失活、甲烷转化率低等问题。研究人员尝试在该体系中引入一定量氧气或温和的氧化剂，以实现甲烷的选择性催化转化。

该研究团队在透氧膜反应器中尝试进行了甲烷芳构化反应。由于反应器采用了钙钛矿型透氧膜，使氧气可以从空气侧转移到透氧膜另一侧，并与甲烷芳构化所生成的氢气反应产生水，从而打破化学平衡，提高甲烷转化率。此外，通过使用该透氧膜反应器，可以将氮气保留在空气侧，避免其进入甲烷-芳烃体系中。同时研究人员还发现，由于氧气和水蒸气的存在，显著改善了催化剂Mo/ZSM-5的积炭失活问题，延长了催化剂的使用寿命。