溶剂热还原法制备钒氧化物催化剂及其氧化脱硫性能研究

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近些年来,人们的环境保护意识越来越强,对空气质量的要求也越来越高。二氧化硫是空气中的主要污染物之一,而二氧化硫最重要的来源主要由燃煤及燃料油等含硫物质燃烧产生。为了控制二氧化硫的排放,许多国家和地区对燃料油中硫含量的要求已经低于10ppm。在众多脱硫技术当中,氧化脱硫的反应条件温和,操作流程相对简单,并且可以脱除含量较高并且加氢脱硫难以脱除的二苯并噻吩类化合物,是一项很有发展前景的脱硫技术。  本文选用二苯并噻吩(DBT)为反应物,叔丁基过氧化氢(TBHP)为氧化剂利用釜式反应器和固定床流动反应器分别进行氧化脱硫研究。分别采用草酸水热还原法、醇热还原法、草酸改性醇热还原法这三种方法制备钒氧化物,采用XRD、SEM等手段对产物进行表征。结果表明,醇热还原法相对于草酸水热还原法能快速简便地制备出纯净的VO2和V2O3,且可通过优化制备条件如反应温度、加入改性剂、摩尔比等控制V2O3的形貌,进而达到改进其催化活性的目的。经评价,合成的VO2和V2O3都有一定的氧化脱硫活性,其中 V2O3的活性明显高于 VO2。经草酸改性醇热还原法制备的 V2O3呈规则的片状结构,氧化脱硫活性良好,在80℃时氧化脱硫转化率即可达到80%,远高于V2O5的催化活性。采用草酸水热还原法和氢气还原法,以 SiO2-Al2O3(SA)复合载体为载体制备负载型V2O3催化剂。SiO2-Al2O3(SA)复合载体是一种常用的工业催化剂载体,拥有较大的比表面和适中的孔结构,并且在水热条件下不会与反应体系中的草酸发生反应,可制备出结构稳定、催化活性良好的负载型催化剂。经氢气还原法在最佳制备条件下,在50℃时理论负载量为15%的V2O3/SA氧化脱硫转化率即可高达100%。经草酸水热还原法在最佳制备条件下,50℃时理论负载量为10%的V2O3/SA氧化脱硫转化率可达93%。氧化脱硫反应和钒氧化物催化剂的制备都秉承着节能环保原则,尽量避免使用高温高压和昂贵原料,并且设备成本相对较低,明显降低了油品脱硫成本。
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