一种用镁基储氢材料对噻吩进行加氢的方法

摘要

本发明公开一种用镁基储氢材料对噻吩进行加氢的方法，特征是包括步骤：a.以活性炭、铁、锰与镁为原料制取储氢材料；b.使噻吩与步骤a获得的储氢材料接触，在250～350℃温度条件下进行反应生成硫化氢。上述步骤中，以活性炭为载体，用浸渍法负载铁和锰，然后与镁粉在氢气中进行反应球磨即可制得所述储氢材料。本发明用镁基储氢材料作为噻吩加氢的氢源和催化剂，使噻吩加氢转化为硫化氢，不使用稀有金属和重金属催化剂，反应压强不超过1.0MPa、反应温度不超过350℃，对加氢反应器材质要求低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用镁基储氢材料对噻吩进行加氢的方法。

背景技术

在用焦炉煤气合成甲醇的工艺流程中，有甲烷转化反应和甲醇合成反应，这两步反应一般都采用铜基催化剂，但铜基催化剂对硫敏感，易于硫化中毒，所以需先对焦炉煤气进行深度净化，尽可能地脱除其中的含硫化合物。焦炉煤气先用栲胶法等方法脱除其中的硫化氢后，可再用水解法脱除煤气中的硫氧化碳和二硫化碳，但是水解法对煤气中的噻吩基本不起作用。噻吩经加氢反应可转化为硫化氢(C₄H₄S+4H₂→C₄H₁₀+H₂S)，再用氧化锌等脱硫剂可将硫化氢吸收(ZnO+H₂S→ZnS+H₂O)，从而实现焦炉煤气的深度脱硫。目前所用的硫化物加氢催化剂一般为铁钼、镍钼、钴钼，反应温度350～450℃、压强1.0～2.5MPa，其存在的问题是，钼、镍、钴金属催化剂资源少、成本高、易失活，加氢反应在高温和高压下进行，致使对设备材质要求高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用镁基储氢材料对噻吩进行加氢的方法。

本发明为实现其目的所采用的技术方案是：

一种用镁基储氢材料对噻吩进行加氢的方法，包括步骤：

a以活性炭、铁、锰与镁为原料制取储氢材料；

b使噻吩与步骤a获得的储氢材料接触，在250～350℃温度条件下进行反应生成硫化氢。

上述步骤a中，以活性炭为载体，用浸渍法负载铁和锰，然后与镁粉在氢气中进行反应球磨即可制得上述储氢材料。

上述步骤a中包括步骤：

a1将活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中浸渍一定时间后，烘干，再在氢气流中于一定温度下处理一定时间，待冷却后为负载Fe和Mn活性炭，再与镁粉混合形成含镁混合物；

a2将上述含镁混合物装入球磨罐，用氢气置换球磨罐内的空气，并充氢气至1～2MPa，再置于球磨机中球磨2～4小时即可制得上述储氢材料。

上述步骤a1中，FeCl₃和MnCl₂的用量均为活性炭的1wt％～5wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为10～60分钟；在氢气中处理浸渍过FeCl₃和MnCl₂的活性炭的温度为500～900℃、时间为30～60分钟。

上述步骤a1中，含镁粉混合物中，负载Fe和Mn活性炭占10wt％～30wt％。

本发明的有益效果是：用镁基储氢材料作为噻吩加氢的氢源和催化剂，使噻吩加氢转化为硫化氢，不使用稀有金属和重金属催化剂，反应压强不超过1.0MPa、反应温度不超过350℃，对加氢反应器材质要求低。

本发明的原理是：Fe和Mn是氢气分子解离为原子以及噻吩加氢反应的催化剂，活性炭的比表面积大，可使Fe和Mn有较高的分散度；活性炭是镁粉球磨的良好助磨剂，能有效地防止镁粉团聚，使镁粉易于磨至纳米级，以改善镁的吸氢和放氢动力学性能；储氢材料的放氢温度为250～350℃，释放至材料表明的高活性氢与噻吩发生反应，使噻吩在温和的条件下即可转化为硫化氢。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明：

实施例1

在杏壳活性炭中加入FeCl₃和MnCl₂，二者的用量分别为该活性炭的2wt％和3wt％，再加入水，水的质量为活性炭的15倍，浸渍30分钟，去掉溶液，于110℃烘干，再转入直径为20mm的反应管中，通氢气，升温至800℃，恒温40分钟，冷却后为负载Fe和Mn活性炭，然后与镁粉混合形成含镁混合物，含镁混合物中负载Fe和Mn活性炭占10wt％，装入250mL真空球磨罐，磨球与物料质量比为40∶1，通氢气置换排除球磨罐内空气，再充入氢气到2MPa，并置于ND7-2型行星球磨机中球磨3小时，球磨机主轴转速为270r/min，制得储氢材料，然后将储氢材料装入间歇式反应釜，加入噻吩，加热至300℃，恒温30分钟，反应后测得储氢材料中26％的氢与噻吩反应转入了硫化氢。

实施例2

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量均为活性炭的5wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为10分钟，烘干后通氢气处理的温度为500℃、时间为60分钟，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后34％的氢转入了硫化氢。

实施例3

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量均为活性炭的1wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为60分钟，烘干后通氢气处理的温度为900℃、时间为30分钟，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后22％的氢转入了硫化氢。

实施例4

与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占30wt％，球磨罐中所充氢气压强为1MPa，球磨时间为4小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后29％的氢转入了硫化氢。

实施例5

与实施例1不同之处在于，活性炭浸渍FeCl₃和MnCl₂后通氢气处理的温度为700℃、时间为50分钟，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占20wt％，球磨罐中所充氢气压强为1MPa，球磨时间为2小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后26％的氢转入了硫化氢。

实施例6

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量分别为活性炭的1wt％和4wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为30分钟，通氢气处理的温度为800℃、时间为40分钟，球磨制备储氢材料时充入球磨罐氢气的压强为3MPa，球磨时间为2小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后27％的氢转入了硫化氢。

实施例7

与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占15wt％，充入球磨罐氢气的压强为1MPa，球磨时间为5小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应后19％的氢转入了硫化氢。

实施例8

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量分别为活性炭的3wt％和2wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为20分钟，通氢气处理的温度为750℃、时间为45分钟，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占25wt％，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为250℃，反应后46％的氢转入了硫化氢。

实施例9

与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占15wt％，球磨时间为4小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为280℃，反应后28％的氢转入了硫化氢。

实施例10

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量均为活性炭的2wt，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为20分钟，通氢气处理的温度为700℃、时间为35分钟，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占30wt％，球磨时间为2小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为350℃，反应后30％的氢转入了硫化氢。

实施例11

与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占25wt％，充入球磨罐氢气的压强为1MPa、球磨时间为2小时，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为330℃，反应后27％的氢转入了硫化氢。

实施例12

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量分别为活性炭的5wt％和1wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为20分钟，通氢气处理的温度为900℃、时间为35分钟，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占20wt％，，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为270℃，反应后31％的氢转入了硫化氢。

实施例13

与实施例1不同之处在于，FeCl₃和MnCl₂二者的用量均为活性炭的4wt％，活性炭在FeCl₃和MnCl₂水溶液中的浸渍时间为15分钟，通氢气处理的温度为850℃、时间为55分钟，球磨制备储氢材料时，含镁混合物中，负载Fe和Mn活性炭占25wt％，，所制得储氢材料与噻吩接触进行反应的温度为310℃，反应后40％的氢转入了硫化氢。