钴钼催化剂上常压和加压水煤气变换反应宏观动力学研究

【摘要】钴钼催化剂是发展较晚的水煤气变换催化剂，该催化剂在含硫气氛下具有较高的催化活性，适用于含硫原料气经变换反应生产氢气等化工产品。本文研究了某工业钴钼催化剂在常压和加压条件下的变换反应动力学，主要内容为：在固定床反应器装置上进行了钴钼催化剂的硫化实验，得到了固定床条件下催化剂完全硫化所需的时间；进行了常压（）下的变换反应动力学实验，结果表明，在各气体组分中，反应速率对CO摩尔分数的变化最为敏感，拟合的常压动力学方程为：（？）进一步在加压条件下（2MPa）进行了变换反应动力学实验，结果表明，压力的提高可以明显加快反应速率。拟合的加压动力学方程为：（？）统计检验表明，模型中H2对反应速率影响不显著，忽略H2参数，得到简化的加压动力学方程。将各动力学模型应用到不同的温度和压力范围后发现，不同压力下的操作过程会影响钴钼催化剂的活性。利用N2吸附-脱附、X射线衍射和X射线光电子能谱对硫化前后的催化剂进行表征发现，硫化后催化剂的比表面积和孔结构发生了变化，钴、钼金属主要以非晶态低价硫化物的形式分布在γ-Al2O3载体上。提出了可能的催化反应机理，该机理可以解释CO反应级数较高的实验结果。