适于天然气原位转化的催化剂研究

2 8 4 石 油 与 天 然 气 化 工 CH EM J CAL E NGI NE E R J NG OF Ol L & GAS 适 于天然气原位转化 的催化剂研 究 涂伟 霞 刘 伟 李清平 ( 1 ． 北京化 工 大 学化 学工程 学 院， 纳 米材料 先进 制备技 术与应 用科 学教 育部 重点 实验 室) ( 2 ． 中海石 油研 究 中心) 摘 要 本 文提 出了利 用深水 天 然气 开采现 场 甲烷 的氧化 制 备 甲醇 ， 以降低 天 然 气资 源 的 开 采 和运 输成本 。研 究 了适 合 于天然 气原位 转 化 的催化 剂 ， 得 到 Z S M 一5分 子 筛 负载 的氧化 铜 纳米 催化 剂 。该催 化 剂显 示 了很 好 的低 温催 化性 能 ， 使 甲烷 直接 氧化 为 甲醇 ， 甲醇的 选择 性和 产率 高达 1 O 0 和 3 1 ． 5 。该催化 剂 有望 用 于深水 资 源开采 中天 然 气的原 位转 化 。 关键 词 天 然 气 甲烷 氧化 氧 化铜 甲醇 纳 米催化 D0I ：l O ． 3 9 6 9 ／ ． i s s n ． 1 O O 7 — 3 4 2 6 ． 2 O O 9 ． O 4 ． 0 0 4 我 国南 海是 世 界 四大 油气 聚集 地 之 一 ， 其 天 然 气资源十分丰富。随着天然气 田水深 的不断增 加， 离岸距离也不断增长 。这将意味着更长 的天然气输 送管道、 更长的天然气水合 物抑制剂 ( 如 甲醇) 运输 距 离 ， 从而 导致海 底 管道建 造 成本 的大 幅增 加 ， 水 合 物抑 制剂运 输 成本 也 会 大 量 增 加 。另 一 方 面 ， 甲醇 等热 力学 注 剂 是 天 然 气 水 合 物 化 学 开 采 法 的 必 需 品 ， 如 果依 赖 于从 陆 地运 输 的方式 ， 则化 学 注剂 的成 本 将会 随着 深水 气 田离 岸距 离 的增 加 而 显 著 提 高 。 因此 ， 在深水天然气 田的工程设施 上将 甲烷原位转 化为甲醇将具有重要意义。 首先 ， 天然气 ( 主要 成 分 为 甲烷 ) 是 深 水 气 田的 主 要产 品 ， 将 天然 气 原 位 转 化 为 甲醇并 用 于 水 合 物 抑制， 可有效降低化学药剂 的购置成本和运输费用 。 另一 方 面 ， 天然 气原 位转 化 所 获 得 的 甲醇 作 为 热力 学注剂应用于未来 的天然气水合物开采 ， 也能够节 约化 学开 采注 剂 的购 买 成 本 和 运 输......