甲烷化

甲烷化是一氧化碳和二氧化碳（COx）通过氢化作用转化为甲烷（CH4）。一氧化碳的甲烷化反应是由萨巴蒂尔和森德伦斯在1902年首次发现的。二氧化碳甲烷化有许多实际应用。它是一种从工艺气体中去除碳氧化物的手段，也被讨论作为移动燃料电池应用的燃料处理器中PROX的替代品。自20世纪70年代以来，甲烷化作为生产合成天然气的一种手段一直被考虑。最近，它被考虑作为一种储存太阳能或风能产生的能量的方式，使用电力转气体系统与现有的天然气储存相结合。

以下反应分别描述了一氧化碳和二氧化碳的甲烷化过程。CO+3H2⟶CH4+H2O{displaystyle{ce{CO+3H2->CH4+H2O}}.-206kJ/molǞǞǞ2+4H2⟶Ǟ4+2H2O{displaystyle{ce{CO2+4H2->CH4+2H2O}}.-164kJ/mol甲烷化反应被归类为放热反应，并列出了它们的形成能量。对于二氧化碳甲烷化的发生是先联营吸附一个原子氢并在氢化前形成氧的中间产物，还是在被氢化前解离并形成羰基，目前存在分歧。一氧化碳被认为是通过解离机制进行甲烷化的，其中碳氧键在氢化之前被打破，而关联机制只在高浓度的H2中被观察到。在不同的金属催化剂（包括Ni、Ru和Rh）上的甲烷化反应已被广泛研究，用于从合成气和其他动力气生产CH4。镍是最广泛使用的催化剂，因为它具有高选择性和低成本。

合成天然气的创造甲烷化是创造合成或替代天然气（SNG）的一个重要步骤。煤炭或木材经过气化，产生的生产气体必须经过甲烷化，以产生可用的气体，只需要经过最后的净化步骤。xxx个商业合成气体工厂于1984年开业，是位于北达科他州Beulah的大平原合成燃料工厂。它仍在运行，以煤为碳源，生产价值1500兆瓦的合成天然气。在它开业后的几年里，其他商业设施也已开业，使用其他碳源，如木屑。在法国，位于南特的AFULChantrerie于2017年11月启动了示范装置MINERVE。这个14Nm3/天的甲烷化装置是由TopIndustrie进行的，并得到了Leaf的支持。该装置用于为CNG站供气，并将甲烷注入天然气锅炉中。

在氨生产中，一氧化碳和二氧化碳被认为是最常用的催化剂的毒药。甲烷化催化剂是在几个制氢步骤之后加入的，以防止氧化碳在氨合成回路中堆积，因为甲烷对氨合成率没有类似的不利影响。