固体碱脱硫醇催化剂的制备及催化氧化硫醇性能研究

【摘要】： Merox脱硫醇过程用于轻质油品加工作为成熟工艺目前广为采用，但存在流程复杂、废碱排放量大，严重污染环境等问题。固体碱催化氧化法脱硫醇过程被认为是解决废碱排放问题最有效的方法。但固体碱催化剂容易失活的缺陷，制约了其工业应用进程。研究固体碱催化硫醇氧化反应，具有较高的工业应用价值，同时，探讨固体碱催化剂的失活机理与再生方法，更具有较高的理论意义。 本文以脱除液化气中的硫醇为背景，研究固体碱催化剂的制备及催化氧化脱硫醇性能，并探讨其工业应用的可行性。以共沉淀法和混合法制备了MgO/Al_2O_3固体碱，负载活性组分酞菁钴，制成固体碱脱硫醇催化剂，探讨催化剂中Mg/Al摩尔比、助剂NiO的添加和焙烧温度对催化剂性能的影响及酸性气体和扩散阻力等对催化反应的影响，研究了催化剂的失活机理和再生方法，结果表明： （1） 与共沉淀法相比，采用混合法制备的MgO/Al_2O_3固体碱催化剂具有较高的催化活性和寿命。催化剂中Mg/Al摩尔比增加虽然能使其碱性增强，催化活性提高，但也使催化剂在空气中更易吸附CO_2和H_2O而失活。 （2） 催化剂中加入助剂NiO，不但能大大提高其催化活性，还使其催化寿命得以延长。CO_2-TPD分析结果表明，NiO的加入，能使MgO/Al_2O_3固体碱催化剂表面碱中心的种类和数目增加。XRD结果证明Ni~{2+}的存在，占据了催化剂中MgO晶格上Mg~{2+}的位置，使催化剂表面产生更多的晶体缺陷，增强催化剂的表面碱性，从而改善其催化性能。 （3） MgO/Al_2O_3固体碱脱硫醇催化剂的失活机理为：催化剂吸附液化气中的酸性杂质如H_2S而中毒；液化气中的硫醇及其催化氧化反应产物二硫醚在催化剂上有一定的积累，使催化剂失活；液化气中的重油残渣堵塞了催化剂的微孔，使催化剂失活。 （4）采用石油醚清洗可使失活的MgO/Al_2O_3固体碱催化剂得到再生，再生后的 催化剂仍有较高的活性和稳定性。 综上所述，MgO/Al_2O_3固体碱催化剂用于硫醇的催化氧化脱除，具有较高的催化活性和一定的催化寿命，并且再生简单、有效，因此具有较好的工业应用前景。