常温羰基硫水解催化剂的制备及水解性能
2022-08-13贾银娟高焕新
贾银娟,王 灿,吴 双,高焕新
中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院,上海 201208
从天然气、煤、石油制取的工业原料中,通常会含有硫杂质,硫杂质的存在会导致下游催化剂中毒失活,大大缩短催化剂寿命,硫中毒问题成为严重制约生产的瓶颈[1]。此外,未脱除干净的硫杂质会随着生产的进行进入下游产品中,从而带来一系列的环境和健康等方面的问题。因此,高效高精度地脱除硫化物对于保护下游装置的主催化剂活性同时提高下游产品的品质具有非常重要的意义。
以炼油厂气分装置分离生产的丙烯为例。由于丙烯的沸点(-47.7 ℃)与H2S(-60.4 ℃)以及羰基硫(COS,-50.3 ℃)的沸点较为接近,气分装置产出的丙烯中会含有一定量的H2S 和COS,而且丙烯的杂质硫含量由于原油产地的不同差异较大。对于硫含量较低的原料,可以通过脱硫精制剂一步脱硫;对于硫含量较高的原料,一般需要经过多级精制单元进行净化处理[2]。脱除COS 的方法有吸附法、加氢转化法和水解法等[3]。水解法因具有反应条件温和、副反应少和能耗相对较低等优势,成为研究者关注的热点[4-8]。目前性能较好的COS 水解催化剂主要是负载型催化剂。COS 水解反应方程式为:

关于该反应的机理有不同的理论[4-7]。George[5]提出的“碱催化协调机理”理论认为,水解催化剂表面上的OH-离子和水及COS 产生了偶极作用,从而将COS 吸附在催化剂表面上。这一理论逐渐被更多的研究人员接受,Fiedorow 等[6]利用Eley-Rideal 模型解释了这一理论,见式(2)~式(5)。


COS 水解催化剂通常以活性炭、Al2O3和TiO2等为载体,通过碱金属、碱土金属和过渡金属改性,使催化剂表面负载碱性活性中心从而实现催化水解[8-12]。……
