CO气氛中高浓度COS水解转化的研究
本论文分两部分研究了COS水解转化问题。第一部分采用六氢吡啶水溶液作为液相催化剂，在鼓泡反应器中对N<,2>和CO气氛中的COS水解反应进行了系统考察；第二部分是在六氢吡啶溶液中加入固体助剂，建立浆态床反应系统，考察在此系统中COS水解转化率的变化。
一、以六氢吡啶溶液作为液相催化剂，在鼓泡反应系统中考察COS水解反应，研究结果表明：
(1)COS水解转化率随六氢吡啶溶液的体积分数增大而升高。六氢吡啶体积分数小于5﹪时，气液比在150-370h<'-1>之间，COS水解转化率随气液比升高而降低，催化剂体积分数越低，降低幅度越大；温度在20-80℃范围内，COS水解转化率随温度升高而降低，降低幅度随催化剂体积分数降低而增大。六氢吡啶体积分数大于5﹪时，可以将CO气氛中体积分数高达2000x10<'-6>的COS全部水解。当体积分数达10﹪时，该催化剂的体积分数成为COS水解反应的主要影响因素，此时COS水解转化率不随反应温度(20-80℃)及气液比(150-370h<'-1>)的变化而变化。
(2)不论是CO还是N<,2>气氛中，体积分数为10﹪的六氢吡啶溶液在最佳温度和气液比下连续使用20小时，COS水解转化率保持100﹪不变。稳定使用时间随其体积分数增大而延长，随气液比增大、温度升高而缩短。
(3)液相催化体系中最佳反应条件为：
六氢吡啶的体积分数：10﹪；
温度：20℃；
气液比：150h<'-1>。
(4)针对催化剂发泡问题采取加入消泡剂这一措施来解决，消泡剂最佳体积分数为50﹪。
(5)将反应前后的六氢吡啶溶液与再生后的溶液进行红外光谱分析可知，反应过程中没有新物质生成，六氢吡啶对COS水解反应起催化作用。再生后的催化剂红外谱．图与反应前一致，峰的位置及峰宽基本无变化，说明催化剂再生较完全。
(6)最佳再生温度为80℃，最佳再生时间为6h。
二、在六氢吡啶液相催化剂中加入固体助剂形成浆态床反应系统，研究该系统中各反应参数对COS水解转化率的影响。研究结果表明：
(1)加入γ-Al<,2>O<,3>、MgCO<,3>和CaCO<,3>后，三者所形成的浆态床体系的催化活性与原六氢吡啶溶液相比大大提高，其中在20℃、150h<'-1>时，CaCO<,3>的催化活性最高；加入CaO和MgO后COS水解转化率不升反降。
(2)在CaCO<,3>形成的浆态床体系中，COS水解转化率随CaCO<,3>质量分数增大先升高后降低。在该体系中，反应温度为20℃、30℃时，COS水解转化率均比原六氢吡啶溶液催化时的转化率高；温度在40-80℃之间时，COS水解转化率与原六氢吡啶溶液相比大幅度下降。由CaCO<,3>形成的浆态床体系的最佳反应条件为：CaCO<,3>的质量分数：2﹪；气液比：150h<'-1>；反应温度：20℃。
(3)在γ-Al<,2>O<,3>形成的浆态床体系中，450℃煅烧所得γ-Al<,2>O<,3>的催化效果最好；原料拟薄水铝石次之；550℃煅烧所得γ-Al<,2>O<,3>没有催化活性。
(4)COS水解转化率随γ-Al<,2>O<,3>(450℃处理)的质量分数增大而降低，随反应温度升高而升高，随气液比升高而降低。
(5)γ-Al<,2>O<,3>形成的浆态床体系的最佳反应条件为：煅烧温度：450℃；γ-Al<,2>O<,3>的质量分数：1﹪；反应温度：80℃；气液比：270h<'-1>。
(6)将拟薄水铝石在450℃、550℃下煅烧所得产品做XRD分析。结果表明，两种温度煅烧后的产品中绝大多数是γ-Al<,2>O<,3>。而550℃煅烧后的产品谱峰更接近γ-Al<,2>O<,3>的JCPDS标准衍射谱图，说明550℃下γ-Al<,2>O<,3>晶化相对更完全、含量更高。 (7)通过TEM、SAED、XRD等分析手段对450℃煅烧后的γ-Al<,2>O<,3>进行表征。结果表明：γ-Al<,2>O<,3>比表面积大，分散度好，多数呈纳米短纤维状晶体，直径约4nm。CaCO<,3>的XRD表征结果表明：CaCO<,3>晶化完全，直径约45nm。
(8)本文通过对气含率的研究可以得出如下结论：气含率随六氢吡啶溶液的体积分数、进气孔开孔率、反应流速、反应温度升高而增大。进气为CO和COS混合气时，系统气含率比单纯CO或N<,2>时要大的多。
六氢吡啶;水解转化;液相催化剂;鼓泡反应器;气含率
中国海洋大学
硕士
化学工程
李春虎
2007
中文
TQ031.5;TQ426.6
98
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）