水热法合成钼基硫化态加氢脱硫催化剂及其性能研究

摘要

随着环境问题的日益严峻,各国对清洁燃料和其生产过程提出了更高的要求,越来越严格的法规限制了燃料中硫、氮和芳烃的含量。使用具有更高活性的催化剂生产燃料油是达到这些要求的最为经济和有效的方法之一。油品的加氢脱硫过程通常是依靠Mo系或W系负载型催化剂来实现。由于传统的负载型催化剂受活性组分负载量的限制,进一步提高活性变得困难。
　　本论文以四水合钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)为钼源,硫脲(CS(NH2)2)为硫源,采用水热法合成了非负载型MoS2加氢脱硫催化剂,同时由此方法出发合成了CoMoS型催化剂。利用物理吸附、XRD、SEM、EDS、TEM等分析手段进行了表征,并以噻吩为模型化合物研究了这些催化剂的加氢脱硫催化性能。
　　水热法能够顺利制备出MoS2催化剂,但简单的水热法制备的催化剂比表面积、孔容、孔径较小。温度对制备过程产生了较大影响,随着温度的升高,合成的MoS2催化剂比表面积先升高后降低。噻吩加氢脱硫(HDS)反应表明,其催化活性并不高。在制备过程中分别添加适量的阳离子表面活性剂(CTAB)、阴离子表面活性(SDBS)和非离子表面活性剂(PEG),制备出催化剂样品:Mo-S-C、Mo-S-S、Mo-S-P。结果表明表面活性剂的添加较好的改善了催化剂的物理特性,增加其MoS2层状堆叠数目,使得催化剂颗粒疏松均匀,提高其比表面积、孔容、孔径,比表面积为140 m2·g-1以上,增加了中孔的比率,BJH孔径图呈双峰结构,其中,添加阳离子表面活性剂产生的这种有利影响最为突出。制备过程添加表面活性剂所制备出的催化剂显示了对噻吩较好的催化活性,573K、4MPa条件下,反应5 h,噻吩转化率均可达到98％以上,其中,加入阳离子表面活性剂的样品Mo-S-C的催化活性最高,噻吩转化率可达99.9%。MoS2催化剂催化噻吩的活性顺序为:Mo-S-C＞Mo-S-S＞Mo-S-P＞Mo-S-200。
　　分别用共水热法和回流法成功合成了Co-Mo-S型催化剂。Co元素的添加并没有对催化剂的形貌特性产生明显的影响。回流法比共水热法更容易控制生成的产物类型,可使Co元素更为均为的分散在MoS2上,有利于Co元素和Mo元素的有效结合。助剂Co的添加使得催化噻吩的活性得到了很大的提高,在573K、4MPa条件下,反应3 h,噻吩的转化率就已经接近了100%,远高于本实验提到的任何MoS2催化剂。回流法制备的催化剂显示的催化活性略高于共水热法制备的催化剂。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 加氢脱硫工艺

1.3 加氢脱硫催化剂

1.4 课题来源及研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验原料与器材

2.2 实验方法

第3章 MoS2催化剂的制备及其性能研究

3.1 MoS2催化剂的表征

3.2 MoS2催化剂的加氢脱硫性能

3.3 小结

第4章 Co-Mo-S催化剂的制备及其性能研究

4.1 Co-Mo-S催化剂的表征

4.2 Co-Mo-S催化剂的加氢脱硫性能

4.3 小结

第5章 总结与展望

5.1 主要结论

5.2 本论文的创新点

5.3 问题与展望

参考文献

致谢