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本文以CO、H2S为原料,MoCo/γ-A12O3为催化剂催化合成COS。首先,对MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂的浸渍顺序进行了优化,然后采用正交实验方法,考察了Co/Mo原子比、浸渍时间、浸渍温度、干燥方式、焙烧温度等催化剂制备工艺条件对MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂催化性能的影响,采用XRD、TPR 等技术对催化剂进行表征。最后,本文对MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂进行了改性研究,对反应机理进行了探讨。
主要结果如下:
1.催化剂制备方法研究表明:分步浸渍法制备的MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂活性最佳,共浸渍法次之,先钴后钼分步浸渍法最差。
2.CoMoS活性相的生成量与活性组分含量有关。XRD研究表明:由于12%MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂有利于CoMoS相的生成,抑制了非活性相CoA12O4尖晶石的生成,使其催化剂活性最佳。
3.正交分析表明:在n1Co/n2Mo为1,浸渍温度45℃,浸渍时间5h,干燥温度120℃,煅烧温度550℃条件下,制得的钴钼催化剂性能最佳。上述催化剂在CO:H2S进料比2.5:1,反应温度250℃,催化剂用量2ml,空速1000h-1条件下,硫化氢转化率达42.20%,羰基硫选择性达97.10%,羰基硫收率可达40.98%。催化剂稳定性考察表明,反应30h后催化剂仍保持较好的活性。
4.不同元素对MoO3-CoO/γ-A12O3催化剂改性研究表明,NiO可显著提高钴钼催化剂的低温活性。以NiO含量为2%的NiO—MoO3-CoO/γ-A12O3为催化剂,在200℃的较低温度下、CO:H2S进料比2.5:1、催化剂用量2ml、空速1000h-1的反应条件下,硫化氢转化率达43.72%,COS选择性达94.77%,COS收率可达42.38%。
5.实验室研究与前人工作总结可认为一氧化碳、硫化氢法合成COS反应机理如下:
第一步:CO+Co—Mo—S=COS+Co—Mo—[﹡](1)
第二步:Co—Mo—[﹡]+H2S=Co—Mo—S+H2(2)