CO氣氛中高濃度COS水解轉(zhuǎn)化的研究.pdf

1、本論文分兩部分研究了COS水解轉(zhuǎn)化問(wèn)題。第一部分采用六氫吡啶水溶液作為液相催化劑，在鼓泡反應(yīng)器中對(duì)N<,2>和CO氣氛中的COS水解反應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)考察；第二部分是在六氫吡啶溶液中加入固體助劑，建立漿態(tài)床反應(yīng)系統(tǒng)，考察在此系統(tǒng)中COS水解轉(zhuǎn)化率的變化。 一、以六氫吡啶溶液作為液相催化劑，在鼓泡反應(yīng)系統(tǒng)中考察COS水解反應(yīng)，研究結(jié)果表明： (1)COS水解轉(zhuǎn)化率隨六氫吡啶溶液的體積分?jǐn)?shù)增大而升高。六氫吡啶體積分?jǐn)?shù)小于5﹪時(shí)，

2、氣液比在150-370h<'-1>之間，COS水解轉(zhuǎn)化率隨氣液比升高而降低，催化劑體積分?jǐn)?shù)越低，降低幅度越大；溫度在20-80℃范圍內(nèi)，COS水解轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，降低幅度隨催化劑體積分?jǐn)?shù)降低而增大。六氫吡啶體積分?jǐn)?shù)大于5﹪時(shí)，可以將CO氣氛中體積分?jǐn)?shù)高達(dá)2000x10<'-6>的COS全部水解。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)達(dá)10﹪時(shí)，該催化劑的體積分?jǐn)?shù)成為COS水解反應(yīng)的主要影響因素，此時(shí)COS水解轉(zhuǎn)化率不隨反應(yīng)溫度(20-80℃)及氣液比(15

3、0-370h<'-1>)的變化而變化。 (2)不論是CO還是N<,2>氣氛中，體積分?jǐn)?shù)為10﹪的六氫吡啶溶液在最佳溫度和氣液比下連續(xù)使用20小時(shí)，COS水解轉(zhuǎn)化率保持100﹪不變。穩(wěn)定使用時(shí)間隨其體積分?jǐn)?shù)增大而延長(zhǎng)，隨氣液比增大、溫度升高而縮短。 (3)液相催化體系中最佳反應(yīng)條件為： 六氫吡啶的體積分?jǐn)?shù)：10﹪； 溫度：20℃； 氣液比：150h<'-1>。 (4)針對(duì)催化劑發(fā)泡問(wèn)題采取加

4、入消泡劑這一措施來(lái)解決，消泡劑最佳體積分?jǐn)?shù)為50﹪。 (5)將反應(yīng)前后的六氫吡啶溶液與再生后的溶液進(jìn)行紅外光譜分析可知，反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有新物質(zhì)生成，六氫吡啶對(duì)COS水解反應(yīng)起催化作用。再生后的催化劑紅外譜．圖與反應(yīng)前一致，峰的位置及峰寬基本無(wú)變化，說(shuō)明催化劑再生較完全。 (6)最佳再生溫度為80℃，最佳再生時(shí)間為6h。 二、在六氫吡啶液相催化劑中加入固體助劑形成漿態(tài)床反應(yīng)系統(tǒng)，研究該系統(tǒng)中各反應(yīng)參數(shù)對(duì)COS水解轉(zhuǎn)化

5、率的影響。研究結(jié)果表明： (1)加入γ-Al<,2>O<,3>、MgCO<,3>和CaCO<,3>后，三者所形成的漿態(tài)床體系的催化活性與原六氫吡啶溶液相比大大提高，其中在20℃、150h<'-1>時(shí)，CaCO<,3>的催化活性最高；加入CaO和MgO后COS水解轉(zhuǎn)化率不升反降。 (2)在CaCO<,3>形成的漿態(tài)床體系中，COS水解轉(zhuǎn)化率隨CaCO<,3>質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大先升高后降低。在該體系中，反應(yīng)溫度為20℃、30℃時(shí)，

6、COS水解轉(zhuǎn)化率均比原六氫吡啶溶液催化時(shí)的轉(zhuǎn)化率高；溫度在40-80℃之間時(shí)，COS水解轉(zhuǎn)化率與原六氫吡啶溶液相比大幅度下降。由CaCO<,3>形成的漿態(tài)床體系的最佳反應(yīng)條件為：CaCO<,3>的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：2﹪；氣液比：150h<'-1>；反應(yīng)溫度：20℃。 (3)在γ-Al<,2>O<,3>形成的漿態(tài)床體系中，450℃煅燒所得γ-Al<,2>O<,3>的催化效果最好；原料擬薄水鋁石次之；550℃煅燒所得γ-Al<,2>O<,3

7、>沒(méi)有催化活性。 (4)COS水解轉(zhuǎn)化率隨γ-Al<,2>O<,3>(450℃處理)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而降低，隨反應(yīng)溫度升高而升高，隨氣液比升高而降低。 (5)γ-Al<,2>O<,3>形成的漿態(tài)床體系的最佳反應(yīng)條件為：煅燒溫度：450℃；γ-Al<,2>O<,3>的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：1﹪；反應(yīng)溫度：80℃；氣液比：270h<'-1>。 (6)將擬薄水鋁石在450℃、550℃下煅燒所得產(chǎn)品做XRD分析。結(jié)果表明，兩種溫度煅

8、燒后的產(chǎn)品中絕大多數(shù)是γ-Al<,2>O<,3>。而550℃煅燒后的產(chǎn)品譜峰更接近γ-Al<,2>O<,3>的JCPDS標(biāo)準(zhǔn)衍射譜圖，說(shuō)明550℃下γ-Al<,2>O<,3>晶化相對(duì)更完全、含量更高。 (7)通過(guò)TEM、SAED、XRD等分析手段對(duì)450℃煅燒后的γ-Al<,2>O<,3>進(jìn)行表征。結(jié)果表明：γ-Al<,2>O<,3>比表面積大，分散度好，多數(shù)呈納米短纖維狀晶體，直徑約4nm。CaCO<,3>的XRD表征結(jié)果表明：