趙清銳，韋 力，馮英杰，劉東兵，張明森

（中國石化 北京化工研究院，北京 100013）

隨著勘探技術(shù)的突破、新氣田的發(fā)現(xiàn)以及深?？碧介_發(fā)技術(shù)水平的不斷提升，全球天然氣探明儲量持續(xù)增加，天然氣在一次能源中的占比逐漸增加。為減少對以石油資源為原料制備烯烴的依賴，以天然氣（主要成分為甲烷）為碳源制烯烴技術(shù)成為近年來的研究熱點(diǎn)。甲烷氧化偶聯(lián)（OCM）反應(yīng)是在有氧條件下將甲烷活化并直接生成乙烷或乙烯的技術(shù)路徑。1982年，Keller等［1］提出OCM反應(yīng)路線后，該路線便成為石油天然氣化工以及催化研究的熱點(diǎn)。雖然研究者們做了很大努力推動OCM工藝發(fā)展［2-5］，但由于甲烷的活化及定向轉(zhuǎn)化難度極大，到目前為止，仍未開發(fā)出工業(yè)化應(yīng)用裝置。甲烷作為化學(xué)性能穩(wěn)定的氣體，活化能較高，即使在有氧條件下參與偶聯(lián)反應(yīng)仍需較高的溫度。OCM反應(yīng)作為高溫強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)釋放的熱量極易在催化劑床層內(nèi)形成熱點(diǎn)，尤其是進(jìn)入工業(yè)化放大階段，催化劑裝填量增多，催化劑床層變厚，大量反應(yīng)熱無法及時排除，會導(dǎo)致催化劑床層急劇升溫［6］，造成放大反應(yīng)不易控制、副產(chǎn)物增加等問題。因此，研究適宜的反應(yīng)器對OCM工藝開發(fā)尤為重要。

本文將OCM反應(yīng)器按工藝特征分為固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、“化學(xué)鏈”反應(yīng)器、等離子體反應(yīng)器、膜反應(yīng)器、電化學(xué)反應(yīng)器等，詳細(xì)介紹了這些反應(yīng)器的研究進(jìn)展。

1 固定床反應(yīng)器

固定床反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡單、催化劑損耗小、返混小等優(yōu)點(diǎn)。目前，有關(guān)OCM制烯烴的研究主要集中在固定床反應(yīng)器，特別是在實(shí)驗(yàn)室研究中多以固定床反應(yīng)器為主［7-13］。近30年來，采用固定床反應(yīng)器研究了各種催化劑體系。當(dāng)催化劑裝填量為1.0～5.0 mL（較?。r，C2單程收率最好結(jié)果為25%左右。Ahari等［14］利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對OCM反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的反應(yīng)條件為 0.4 MPa、714 ℃、n（CH4）∶n（O2）=3.5、氣態(tài)空速15 790 h-1、催化劑裝填量1.2 mL。此條件下的計算結(jié)果為：甲烷轉(zhuǎn)化率為34.64%，C2+選擇性為69.02%，C2+收率為23.91%；實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：甲烷轉(zhuǎn)化率為33.98%，C2+選擇性為67.13%，C2+收率為22.87%。但當(dāng)進(jìn)一步放大該實(shí)驗(yàn)時，OCM反應(yīng)放熱量大且放熱快，易出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象，不易控制。

徐桂芬等［15］在固定床一段反應(yīng)器中裝填20 mL催化劑，在甲烷氣態(tài)空速為20 000 h-1、n（CH4）∶n（O2）=5、反應(yīng)溫度780 ℃的條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率為24.90%、C2選擇性為67.90%、C2收率為16.90%，此時床層溫升可達(dá)200 ℃以上。在實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)催化劑裝填量大于20 mL時，一段反應(yīng)器難以控制床層飛溫現(xiàn)象，床層溫升區(qū)與反應(yīng)物料的n（CH4）∶n（O2）直接相關(guān)，在氣態(tài)空速不變的情況下，隨n（CH4）∶n（O2）的減小，溫升增大。早在OCM反應(yīng)研究初期，就對固定床反應(yīng)器進(jìn)行了單段和多段供氧的工藝流程研究。徐桂芬等［15］同時研究了3段供氧的情況。在反應(yīng)器中，每段催化劑的裝填量分別為33，33，34 mL，甲烷總氣態(tài)空速為7 000 h-1，總n（CH4）∶n（O2）為 4，按n（CH4）∶n（O2）為 15∶1，12∶1，10∶1分別再向3段配入氧氣，此時甲烷轉(zhuǎn)化率為25.20%，C2選擇性為64.90%，C2收率為16.40%。雖然沒有列出具體溫升的數(shù)據(jù)，但是相比1段反應(yīng)，3段反應(yīng)中各段床層的溫升和溫度分布比較容易控制。

丁雪加課題組［16］在OCM反應(yīng)中應(yīng)用了環(huán)形固定床反應(yīng)器（結(jié)構(gòu)見圖1），通過與原料氣熱交換可有效地轉(zhuǎn)移反應(yīng)熱，使催化劑床層的溫度均勻，提高甲烷轉(zhuǎn)化率和C2選擇性。環(huán)形固定床反應(yīng)器由內(nèi)管和外管組成，外管內(nèi)徑50 mm，內(nèi)管外徑30 mm。這種設(shè)計既保證了催化劑床層為薄層，又減小了催化劑徑向厚度，有利于床層中心的熱量向外傳導(dǎo)，降低床層中心溫度。采用MgO/BaCO3催化劑，當(dāng)催化劑裝填量30 mL，床層入口溫度為820 ℃，甲烷、氧氣、水的體積比為5.0∶1.0∶2.3時，床層中心溫度只比反應(yīng)器器壁溫度高約80 ℃，床層溫度最高不超過900 ℃，也沒有反應(yīng)熱點(diǎn)，此時甲烷轉(zhuǎn)化率為26.50%、C2選擇性為67.50%、C2收率為17.30%。而相同情況下，直管反應(yīng)器中催化劑床層溫度超過1 000 ℃，管壁溫度與催化劑床層入口、中部、出口的溫差都較大，床層溫度的控制比較困難。

圖1 環(huán)形固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)［16］Fig.1 Diagram of annular f ixed bed reactor［16］.

季生福課題組［17-18］采用5%（w）Na2WO4-2%（w）Mn/SiO2顆粒催化劑和3%（w）Ce-5%（w）Na2WO4-2%（w）Mn/SBA/Al2O3/FeCrAl金屬基整體式催化劑，構(gòu)建了一種顆粒/整體式新型雙層床OCM反應(yīng)器，評價了OCM反應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在顆粒催化劑床層高度為15 mm、整體式催化劑床層高度為50 mm，原料氣先通過顆粒床層再通過整體式床層的方式下，雙層床反應(yīng)器在一定程度上可以抑制床層熱點(diǎn)的產(chǎn)生，具有較好的反應(yīng)性能，甲烷轉(zhuǎn)化率為38.40%時，乙烯選擇性可達(dá)41.50%，較單床層反應(yīng)器的綜合性能有明顯提高。但雙層床反應(yīng)器中甲烷轉(zhuǎn)化率偏低，且床層中心熱量傳導(dǎo)效果一般，工業(yè)應(yīng)用很難。

美國Siluria公司開發(fā)了將OCM反應(yīng)與絕熱熱裂解集成在一起的單段絕熱固定床反應(yīng)器（見圖2）［19-22］。這種反應(yīng)器的設(shè)計流程是：在反應(yīng)器上部通過OCM反應(yīng)將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯，在反應(yīng)器下部通入乙烷，利用上部反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，將乙烷裂解為乙烯，形成具有一定經(jīng)濟(jì)競爭力的OCM工藝。該反應(yīng)器包括兩個反應(yīng)區(qū)：第一反應(yīng)區(qū)的作用是將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯，內(nèi)部填充OCM催化劑床層，位于反應(yīng)器上部；第二反應(yīng)區(qū)是在反應(yīng)器下部通入乙烷，利用上部反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，將乙烷裂解為乙烯。將反應(yīng)器分成兩個反應(yīng)區(qū)能得到較高的烯烴收率和熱效率，同時降低投資和設(shè)備安裝成本。雖然Siluria公司設(shè)立在LaPorte的OCM裝置已成功運(yùn)行，但是并沒有見到有關(guān)裝置具體運(yùn)行數(shù)據(jù)的報道。

圖2 單段絕熱固定床反應(yīng)器剖面圖［20］Fig.2 Cross-section diagram of single-stage f ixed bed adiabatic reactor［20］.

固定床反應(yīng)器因構(gòu)造簡單等特點(diǎn)在OCM反應(yīng)中應(yīng)用較多，由于OCM反應(yīng)高溫放熱的特點(diǎn)，需要利用多段反應(yīng)控制床層溫升，借助對每段催化劑床層供氧量的不同來調(diào)節(jié)和控制反應(yīng)轉(zhuǎn)化程度及選擇性，并在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模取得了一定的效果。如果進(jìn)一步增大催化劑的裝填量，達(dá)到工業(yè)化放大階段，反應(yīng)的床層溫升及反應(yīng)器的撤熱情況還未可知。在OCM固定床反應(yīng)器中，床層熱點(diǎn)是一個需要考慮的關(guān)鍵問題。

2 流化床反應(yīng)器

流化床反應(yīng)器具有床層溫度分布均勻、對進(jìn)料預(yù)熱的要求較低及優(yōu)良的撤熱特性等優(yōu)勢，被認(rèn)為是OCM反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的首選［23-26］。在之前的實(shí)驗(yàn)研究［27］和模型研究［28］中發(fā)現(xiàn)，流化床反應(yīng)器可以提供比固定床反應(yīng)器更高的碳?xì)浠衔镞x擇性，但對催化劑的機(jī)械強(qiáng)度要求較高。由于大多數(shù)OCM催化劑含有堿金屬組分，堿金屬鹽在反應(yīng)條件下易發(fā)生熔融，當(dāng)采用相對低的氣速時，會引起床層的脫流。Santos等［26］發(fā)現(xiàn)了一種解決催化劑流化性問題的方法，即使用振動流化床（結(jié)構(gòu)見圖3）。反應(yīng)器像一個鼓泡流化床一樣運(yùn)行，有一個振動系統(tǒng)連接到反應(yīng)器外殼，以確保即使在接近最小流化速度的氣速下，也能形成氣泡。采用該裝置，裝填Li/MgO催化劑，在800 ℃的條件下進(jìn)行OCM反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該裝置可以避免催化劑顆粒的團(tuán)聚，從而允許在接近最小流化速度的低氣速下操作；與高氣速下的結(jié)果相比，提高了反應(yīng)的選擇性。振動流化床已經(jīng)在工業(yè)中得到應(yīng)用，但操作較復(fù)雜，增加了成本。

圖3 振動流化床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)［26］Fig.3 Diagram of the vibrating fluidized bed reactor［26］.

李樹本課題組［29-30］在催化劑裝填量200 mL的多孔分布板式不銹鋼流化床反應(yīng)器上考察了W-Mn/SiO2催化劑的OCM反應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在甲烷空速7 000 h-1、反應(yīng)溫度800 ℃、原料氣氧含量為11.8%（φ）時，C2選擇性和收率分別為82.60%和17.80%；反應(yīng)溫度875 ℃、原料氣氧含量為15.1%（φ）時，C2選擇性和收率分別為75.70%和19.40%。雖然流化床反應(yīng)器在撤熱方面有著先天的優(yōu)勢，但它的控制較固定床反應(yīng)器復(fù)雜，操作彈性低，到目前為止，文獻(xiàn)報道的有關(guān)OCM流化床反應(yīng)器的研究工作尚不多。

3 “化學(xué)鏈”反應(yīng)器

“化學(xué)鏈”源于化學(xué)鏈燃燒［31-32］，即傳統(tǒng)的燃料與空氣無需直接接觸，借助于載氧體的作用，由載氧體將空氣中的氧氣傳遞到燃料中進(jìn)行燃燒反應(yīng)。Schom?cker課題組［33-34］將“化學(xué)鏈”反應(yīng)器用于Na2WO4/Mn/SiO2催化的OCM反應(yīng)，通過氧氣與甲烷交替進(jìn)料，避免了副反應(yīng)的發(fā)生，極大提高了反應(yīng)的選擇性?！盎瘜W(xué)鏈”反應(yīng)器由兩個獨(dú)立操作的六端口脈沖閥和一個固定床反應(yīng)器組成，反應(yīng)主要分兩步進(jìn)行（見圖4）。第一步加氧，進(jìn)行催化劑氧化；第二步加甲烷，還原催化劑并進(jìn)行OCM反應(yīng)。Na2WO4/Mn/SiO2在反應(yīng)中發(fā)揮兩個作用：一方面作為氧載體，通過被氧化儲存氧氣，類似于化學(xué)鏈燃燒過程中的氧載體材料；另一方面作為OCM反應(yīng)的催化劑。通過改變甲烷脈沖接觸時間和溫度，C2最大單程產(chǎn)率可達(dá)25.00%。

圖4 OCM中的“化學(xué)鏈”概念［33-34］Fig.4 “Chemical chain” concept of OCM［33-34］.

鈣鈦礦型氧化物由于具有良好的活性和熱穩(wěn)定性，在甲烷轉(zhuǎn)化中也引起了廣泛關(guān)注［35-36］。Jiang等［37］報道了LaMnO3系列催化劑在“化學(xué)鏈”反應(yīng)器中的OCM反應(yīng)。通過20次連續(xù)的循環(huán)氧化還原實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Na摻雜的LaMnO3具有良好的可再生性，800 ℃下甲烷轉(zhuǎn)化率在30.00%以上、C2選擇性在55.00%以上、C2產(chǎn)率在20.00%以上。

雖然“化學(xué)鏈”反應(yīng)器極大提高了反應(yīng)的選擇性，但反應(yīng)溫度仍較高，且尚處于微反應(yīng)規(guī)模，單循環(huán)甲烷的處理量為毫升級，每克催化劑生產(chǎn)烯烴的效率較低，距離工業(yè)化還有很長一段距離。

4 等離子體反應(yīng)器

等離子體作為物質(zhì)存在的一種基本形態(tài)［38-39］，自18世紀(jì)中期被發(fā)現(xiàn)以來，對它的認(rèn)識和利用不斷深化。等離子體有較高的能量密度，能夠造成各種化學(xué)鍵的斷裂，引發(fā)常規(guī)條件下不能或難以實(shí)現(xiàn)的物理和化學(xué)反應(yīng)。張秀玲等［40-41］將脈沖電暈等離子體反應(yīng)器（結(jié)構(gòu)見圖5）應(yīng)用到OCM反應(yīng)中，發(fā)現(xiàn)在沒有催化劑的條件下，以CO2為氧化劑，即使在室溫時，甲烷的轉(zhuǎn)化率也可達(dá)26.70%，同時C2選擇性達(dá)47.70%。當(dāng)采用5%（w）CeO2/γ-Al2O3催化劑，裝填量0.7 mL，n（CH4）∶n（O2）= 2，能量密度1 300 kJ/mol，壓力0.1 MPa時，甲烷的轉(zhuǎn)化率可達(dá)33.50%，C2選擇性達(dá)50.80%。Lü等［42］使用介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)時，室溫條件下甲烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)47.00%，C2選擇性為40.00%，但甲烷的流量只有20～40 mL/min。

圖5 等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)Fig.5 Configuration of the plasma reactor.

微波等離子體也是甲烷轉(zhuǎn)化非常有效的手段，微波加熱技術(shù)［38］應(yīng)用到OCM反應(yīng)中，也取得了一些成果，微波加熱反應(yīng)裝置見圖6。Bond等［43］研究了微波加熱OCM反應(yīng)過程，在C2選擇性相同的情況下，微波加熱的催化劑床層溫度較常規(guī)電加熱爐的溫度低約400 ℃。Roussy等［44］報道了微波輻射下（SmLiO2）0.8（CaO-MO）0.2催化劑上的OCM反應(yīng)過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在較低的甲烷轉(zhuǎn)化率下，C2選擇性接近100%，遠(yuǎn)高于常規(guī)電加熱爐的C2選擇性，但隨著甲烷轉(zhuǎn)化率增加C2選擇性呈下降趨勢。

圖6 微波加熱反應(yīng)裝置［38］Fig.6 Microwave heating reactions device［38］.

微波加熱技術(shù)有著傳統(tǒng)加熱方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)（如升溫速率快、加熱效率高、加熱均勻等）。雖然將微波加熱技術(shù)應(yīng)用到OCM反應(yīng)中取得了不錯的效果，反應(yīng)溫度明顯降低、目標(biāo)產(chǎn)物選擇性大幅提高，但由于微波加熱速率較快，而OCM反應(yīng)又是強(qiáng)放熱反應(yīng)，微波加熱下的催化劑床層溫度難以控制，因此，阻礙了它的進(jìn)一步應(yīng)用。在傳統(tǒng)電爐加熱條件下，催化劑靠熱傳導(dǎo)被加熱，催化劑床層能達(dá)到的溫度與催化劑本身的物理化學(xué)性質(zhì)無關(guān)，催化劑一般只影響催化反應(yīng)性能。而微波輻照下的OCM催化劑必須能吸收微波，因此，微波加熱的催化反應(yīng)中，催化劑本身的性質(zhì)既影響催化劑活性，也決定了催化劑床層所能達(dá)到的溫度，這也增加了反應(yīng)的復(fù)雜性。

5 膜反應(yīng)器

膜技術(shù)［45-47］作為新一代創(chuàng)新技術(shù)已引起世界各國科學(xué)家的普遍關(guān)注。對于一些復(fù)雜的反應(yīng)，如果能借助膜表面吸附、擴(kuò)散和滲透等過程調(diào)控反應(yīng)進(jìn)程，使反應(yīng)朝著目標(biāo)產(chǎn)物的方向進(jìn)行，可以極大提高催化反應(yīng)的選擇性。Kiatkittipong等［48］發(fā)現(xiàn)，在固定床反應(yīng)器中C2選擇性在反應(yīng)器入口處最高，隨后急劇下降；COx的選擇性沿著反應(yīng)物料進(jìn)料方向增加，在反應(yīng)器出口COx的選擇性高于C2選擇性，導(dǎo)致C2收率較低。而將膜技術(shù)結(jié)合到OCM反應(yīng)中，不管是多孔膜反應(yīng)器還是混合氧離子電子導(dǎo)體透氧膜反應(yīng)器，C2的選擇性沿反應(yīng)物料進(jìn)料方向幾乎是恒定的。與傳統(tǒng)的固定床反應(yīng)器相比，這無疑是一個巨大的優(yōu)勢。

與OCM反應(yīng)結(jié)合的膜反應(yīng)器分為多孔膜和致密膜反應(yīng)器［49］。典型的多孔膜反應(yīng)器，多以Al2O3為主，在內(nèi)腔裝填合適的催化劑，甲烷與氧氣分別從管內(nèi)和外殼進(jìn)料，同時氧氣通過多孔膜的器壁滲透。Godini等［50］利用處理過的 γ-Al2O3多孔膜，通過調(diào)控溫度的分布改善氧氣的滲透，在較低的氧氣濃度下，C2收率達(dá)18.50%，C2選擇性達(dá)57.00%。另一類的多孔膜反應(yīng)器是將催化劑涂在多孔載體的內(nèi)壁，即反應(yīng)器由載體層和催化劑層構(gòu)成，不需要再在內(nèi)腔填充催化劑。Chanaud等［51-52］通過將LaOCl膜負(fù)載在多孔Al2O3載體上，制備了雙層的膜反應(yīng)器，C2收率可達(dá)11.00%。Othman課題組［53］發(fā)明了一種新型中空纖維膜反應(yīng)器（結(jié)構(gòu)見圖7），由氧氣分離中空纖維膜La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ和在它上面原位沉積的Bi1.5Y0.3Sm0.2O3-δ（BYS）催化層（300～500 nm）組成。當(dāng)BYS的粒徑減小到納米級并均勻分散時，該膜反應(yīng)器的性能發(fā)生了巨大的變化，獲得了較高的氧氣滲透率和甲烷轉(zhuǎn)化率，在900 ℃時C2+選擇性和C2+收率分別達(dá)到79.00%和39.00%，這是迄今為止報道最高的C2+收率。

圖7 新型中空纖維膜反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)［53］Fig.7 Schematic diagram of hollow-fiber membrane reactor［53］.

混合氧離子電子導(dǎo)體透氧膜是一種致密的無機(jī)陶瓷膜，它是一種同時具有陽離子導(dǎo)電性能與電子導(dǎo)電性能的新型膜材料。Tan等［54］開發(fā)了一種混合氧離子電子導(dǎo)體透氧膜（La0.4Sr0.6Co0.2Fe0.8O3）反應(yīng)器，在沒有催化劑、875 ℃的條件下，C2的產(chǎn)率與選擇性分別為14.00%和79.00%。

由于C2比甲烷更容易被氧化為CO2，OCM反應(yīng)很難同時得到較高的甲烷轉(zhuǎn)化率和C2選擇性，利用膜反應(yīng)器可以有效地控制氧氣的供給，阻止甲烷直接與氧氣接觸，從而避免了深度氧化等副反應(yīng)的發(fā)生，有效控制放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱點(diǎn)，提高了產(chǎn)物的選擇性與產(chǎn)率。雖然膜反應(yīng)器具有一定的優(yōu)勢，但是膜材料透氧性能有限，給反應(yīng)提供的氧氣有限，且膜反應(yīng)器的穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步提高。

6 電化學(xué)反應(yīng)器

甲烷的碳?xì)滏I鍵長較短，鍵能較大，難以破壞，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，溫和條件下的甲烷活化非常困難，而電化學(xué)給甲烷活化提供了新思路［55-57］。2013年，Caravaca等［58］報道了在固體氧化物電解池和催化劑協(xié)同作用下，OCM反應(yīng)不僅可以制備乙烷和乙烯，還可以制備氫氣。其中，電解池在銀/氧化釔穩(wěn)定氧化鋯/銀雙室電解池基礎(chǔ)上加入了Mn-Ce-Na2WO4/SiO2催化劑，內(nèi)部銀電極作為工作電極的陰極，而外部銀電極作為對電極和固體電解質(zhì)電池的陽極。所有實(shí)驗(yàn)都在恒流模式下進(jìn)行。將固體氧化物電解池放置在Mn-Ce-Na2WO4/SiO2催化劑床層上方約5 mm處。內(nèi)部銀工作電極暴露在H2O/N2混合物中，而外部銀對電極暴露在甲烷/N2進(jìn)料側(cè)。兩種反應(yīng)的氣氛完全分離，未發(fā)生氣體滲透。當(dāng)在800 ℃時，恒定電流為60 mA，C2收率接近16.00%。雖然電化學(xué)模式可以用于甲烷轉(zhuǎn)化，但C2收率較低，因此，迄今為止電催化甲烷轉(zhuǎn)化的研究還相對較少。

OCM反應(yīng)器的特點(diǎn)見表1。由表1可知，針對OCM反應(yīng)器的研究多集中在固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器。其中，固定床多段供氧的效果相對較好，流化床反應(yīng)器在熱量移出及利用方面有明顯的優(yōu)勢。隨著技術(shù)的進(jìn)步，許多新技術(shù)也被應(yīng)用到OCM反應(yīng)中，也為甲烷轉(zhuǎn)化提供了新思路。

表1 OCM反應(yīng)器的特點(diǎn)Table 1 Characteristics of reactors for OCM

7 結(jié)語

隨著技術(shù)的進(jìn)步，包括“化學(xué)鏈”反應(yīng)器、等離子體反應(yīng)器、膜反應(yīng)器及電化學(xué)反應(yīng)器等新的OCM反應(yīng)器被相繼開發(fā)。盡管新的反應(yīng)工藝都體現(xiàn)出各自的優(yōu)勢（如“化學(xué)鏈”反應(yīng)器可以避免過度氧化，等離子技術(shù)可以明顯降低反應(yīng)溫度，膜反應(yīng)器可以控制深度氧化），但由于技術(shù)難度以及處理量方面的限制，距離工業(yè)應(yīng)用都還有較遠(yuǎn)的距離。流化床技術(shù)相對成熟，且具有溫度分布均勻和便于撤熱等優(yōu)勢，但目前OCM催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性還無法滿足要求。綜合來看，固定床反應(yīng)器依然是OCM工業(yè)化技術(shù)的首選。為解決固定床反應(yīng)器溫度高、及時撤熱困難等問題，開發(fā)熱量綜合利用耦合工藝將成為未來OCM工藝的發(fā)展方向。