《加氫脫硫催化劑活性相中多聚硫物種(Sx)的調變研究》是依託廈門大學，由方維平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：加氫脫硫催化劑活性相中多聚硫物種(Sx)的調變研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方維平
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對NiMo系加氫脫硫(HDS)催化劑活性相表面存在的多聚硫物種(Sx)對催化活性有著顯著影響的現象，本項目擬採用脈衝反應及多種原位譜學表征技術系統研究NiMo系催化劑表面Sx的動態調變規律及其對HDS活性的影響，研究負載型硫化態催化劑的硫溢流現象及載體的調變作用。在此基礎上，建立氣相H2/H2S-載體性質-活性相Sx濃度-催化活性四者的定量關係，探明多聚硫物種Sx動態平衡反應的熱力學及動力學規律。結合理論計算，提出修正的NiMoS-Sx動態平衡結構模型。本項目研究有助於加深對HDS催化劑活性相本質的理解，且將為油品深度HDS催化劑的研究和開發提供科學依據。
結題摘要
在Co(Ni)-Mo-S相模型的基礎上，光譜學研究發現，催化劑表面存在非化學計量硫(Sx)物種及SH基團。然而，非化學計量硫物種在反應初始階段快速趨向平衡，因而其對加氫脫硫(HDS)活性的影響不易引起關注。本項目重點在於研究非化學計量硫動態平衡規律及其對NiMoS活性相結構與HDS性能的影響。研究表明，硫化態NiMoS催化劑表面存在可被還原的非化學計量硫物種Sx，且覆蓋於NiMoS邊緣位點導致催化劑HDS活性顯著下降。Sx物種能夠被H2還原，且還原過程中NiMoS邊緣生成SH基團並進一步加氫釋放出H2S，伴隨著表面硫含量的下降。還原後，表面活性金屬Mo和Ni處於配位不飽和(CUS)狀態，吸氫能力提高，且表現出Lewis酸性，使得CO、吡啶和噻吩的吸附增強，進而導致催化劑HDS活性明顯提高。有機含硫化合物通過獲取SH基團上的H原子進行加氫反應，且其S原子轉移至NiMoS邊緣的空位上，隨後被加氫脫除，從而使NiMoS結構恢復至初始狀態。這一循環過程促使Sx物種的硫化還原反應可逆地進行，即所謂的催化劑表面“硫動態平衡”。這一平衡狀態與反應氣氛及反應溫度相關，定量測定表明Sx物種與氣相H2S分壓及反應溫度的關係可用經典的熱力學平衡方程及van’t Hoff等壓方程描述。由於可能存在的硫溢流現象，相比於非負載型NiMoS催化劑，NiMoS/Al2O3負載型催化劑上的Sx表現出較高的隨H2S分壓及反應溫度變化的敏感性且其還原反應的焓變也較大。總之，本項目致力於探明決定表面非化學計量硫物種Sx的存在狀態及濃度的各種因素及其對NiMoS結構的影響，建立反應溫度/H2S分壓—活性相Sx濃度—HDS活性三者的定量關係。本研究有助於加深對NiMoS催化劑活性相本質的理解，且將為油品深度HDS催化劑的研究和開發提供科學依據。
