CN115228484A - 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用 - Google Patents

硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115228484A
CN115228484A CN202210113657.3A CN202210113657A CN115228484A CN 115228484 A CN115228484 A CN 115228484A CN 202210113657 A CN202210113657 A CN 202210113657A CN 115228484 A CN115228484 A CN 115228484A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
synthesis gas
sulfur
application
methyl mercaptan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210113657.3A
Other languages
English (en)
Inventor
罗永明
方健
陆继长
许志志
赵玉慧
冯斯佑
李雨贝
贺碧晖
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202210113657.3A priority Critical patent/CN115228484A/zh
Publication of CN115228484A publication Critical patent/CN115228484A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • B01J27/04Sulfides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C319/00Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides
    • C07C319/02Preparation of thiols, sulfides, hydropolysulfides or polysulfides of thiols

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了硫化钾的新用途,即硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用,本发明将硫化钾用于高硫合成气制备CH3SH反应中;本发明通过对催化剂所含组分进行简单地调控,清晰地揭示了高硫合成气制备CH3SH过程中的活性相为K2S,与大多数催化领域中硫化碱作为助催化剂的观点相悖,本发明为高效合成CH3SH提供了一个新的途径,且本发明方法简单,易操作,适用于工业化生产和市场推广应用。

Description

硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用
技术领域
本发明涉及硫化钾在催化高硫合成气(CO/H2S/H2)合成甲硫醇(CH3SH)中的新用途,属于甲硫醇制备技术领域。
背景技术
甲硫醇(CH3SH)是一种重要的化工中间体和工业化学品,可用于生产高价值的有机硫化合物,如蛋氨酸、二甲基二硫化物、甲磺酸等。CH3SH目前在工业上主要是通过甲醇(CH3OH)与硫化氢(H2S)反应生产的,但该工艺需要先经过繁琐的的步骤制备CH3OH,再通过CH3OH与H2S反应来制备CH3SH。该生产工艺不仅会造成资源的浪费、生产成本的提高,还会对环境造成一定的污染。近年来以CO/H2S/H2为代表的高硫合成气制备CH3SH的方法逐渐吸引了部分学者的兴趣。该法生产CH3SH不仅可以将恶臭气体H2S加以资源化利用,还可以获得高附加值的CH3SH,具有非常广阔的应用前景。
传统以CH3OH与H2S为原料制备CH3SH的方法中,所用催化剂主要为Co/Ni促进的Mo/W基催化剂,高硫合成气制备CH3SH起步较晚,其催化剂也主要为K促进的Mo/W基催化剂。虽然有不少学者对K-Mo基催化剂催化高硫合成气制备CH3SH进行了研究,然而,由于反应是多组分复杂体系,催化剂存在多重物相结构,该反应过程中的活性相的归属一直存在较大的争议。此外,K2S在高硫合成气制备CH3SH的过程中,通常被视作助催化剂;目前没有任何关于直接使用K2S催化合成甲硫醇的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫化钾的新用途,即硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用。
所述高硫合成气为含CO、H2S、H2的混合气体,其中H2S 的摩尔浓度为100000ppm~700000ppm,CO的摩尔浓度为100000ppm~500000ppm,H2,的摩尔浓度为100000ppm~500000ppm,甲硫醇在400℃-550℃下合成,高硫合成气的空速为1000~10000h-1
本发明方法的优点和技术效果:
(1)本发明首次证明了K2S在高硫合成气制备CH3SH中扮演活性相的角色而不是传统观念上所认为的那种助催化剂的角色,可为高硫合成气制备CH3SH的理论研究打下一定的基础,同时可为其他领域中揭示含碱金属的催化剂中碱金属的作用提供一种新的思路;
(2)本发明所证明的活性相K2S相较与MoS2其原料更易获得,成本更低,适于工业化生产和市场推广应用;
(3)本发明中,K2S即可催化CH3SH的生成,可避免传统催化CH3SH生成过程中催化剂制备等繁琐步骤,利于市场推广和应用。
附图说明
图1为实施例1中催化剂催化合成CH3SH的生成速率结果示意图;
图2为实施例2中催化剂催化合成CH3SH的生成速率结果示意图;
图3为不同催化剂用于高硫合成气制备CH3SH过程中CO转化率图;
图4为不同催化剂的H2-TPR表征图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明保护范围不局限于所述内容,实施例中方法如无特殊说明均为常规方法,试剂如无特殊说明均为常规试剂或按常规方法配制的试剂;
实施例1:K2S催化高硫合成气合成甲硫醇
以市售K2S为催化剂(记为K2S),压片处理后取0.4g与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器,通入高硫合成气(H2S气体在混合气体中的摩尔浓度为500000ppm,CO气体在混合气体中的摩尔浓度为100000ppm,H2气体在混合气体中的摩尔浓度为400000ppm),气体进料总空速为3000 h-1,反应体系压力为常压,反应温度分别为150、175、200、……、600、625℃,在该反应过程中,CO转化率最高可达22.2%,仅在高温下催化CH3SH生成,最高CH3SH生成速率约为586nmol·gcat -1·s-1,见图1、3;
同时以MoS2、K-MoS2-C为催化剂合成甲硫醇作为对照;
以市售的MoS2为催化剂(记为MoS2-C),压片处理后取0.4g与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器种,通入高硫合成气(H2S气体在混合气体中的摩尔浓度为500000ppm,CO气体在混合气体中的摩尔浓度为100000ppm,H2气体在混合气体中的摩尔浓度为400000ppm),气体进料总空速为3000 h-1,反应体系压力为常压,反应温度分别为150、175、200、……、600、625℃,在该反应过程中,CO转化率最高可达6%,但几乎不催化CH3SH生成,见图1、3;
以市售MoS2与K2S为前驱体,通过浸渍法制备成K-Mo催化剂(记为K-MoS2-C),具体是将0.6888g K2S溶于0.95mL的水中,然后加入1g MoS2充分搅拌并超声处理10min后,静置3h,之后在60℃的真空干燥箱中干燥8h即获得K-Mo基催化剂;
该K-Mo基催化剂经压片处理后取0.4g与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器中,通入高硫合成气(H2S气体在混合气体中的摩尔浓度为500000ppm,CO气体在混合气体中的摩尔浓度为100000ppm,H2气体在混合气体中的摩尔浓度为400000ppm),进料总空速为3000 h-1,反应体系压力为常压,反应温度分别为150、175、200、……、600、625℃,在该反应过程中,CO转化率最高可达28.4%,同样仅在高温下催化CH3SH生成,最高CH3SH生成速率约为487.3 nmol·gcat -1·s-1,见图1、3。
实施例2
以1.728g三氧化钼、3.498g硫氰酸钾和1.008g氟化钠为原料,水和丙三醇的混合溶液(体积比是2/1)60mL为水热合成剂,220℃下反应24h,黑色固体产物经洗涤、过滤和60℃真空烘干后,获得中空结构的MoS2材料,(记为MoS2-H;此外,为获得足够的MoS2-H,以相同方法制备4份该材料并混匀待用)。
取0.4g MoS2-H压片处理后与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器中,通入高硫合成气(H2S气体在混合气体中的摩尔浓度为500000ppm,CO气体在混合气体中的摩尔浓度为100000ppm,H2气体在混合气体中的摩尔浓度为400000ppm),进料总空速为3000 h-1,反应体系压力为常压,反应温度分别为150、175、200、……、600、625℃,在该反应过程中,CO转化率最高可达16.4%,同样几乎不催化CH3SH生成,见图2、3;
以MoS2-H与市售K2S为前驱体,通过浸渍法制备成K-Mo催化剂(记为K-MoS2-C),具体是将0.6888g K2S溶于0.95mL的水中,然后加入1g MoS2-H充分搅拌并超声处理10min后,静置3h,之后在60℃的真空干燥箱中干燥8h即获得K-Mo基催化剂。
该K-Mo基催化剂经压片处理后取0.4g与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器中,通入高硫合成气(同上),进料总空速为3000 h-1,反应体系压力为常压,反应温度分别为150、175、200、……、600、625℃,在该反应过程中,CO转化率最高可达36.6%,低温和高温下均能催化CH3SH生成,低温下最高CH3SH生成速率约为608.9 nmol·gcat -1·s-1,高温下最高CH3SH生成速率约为436.3 nmol·gcat -1·s-1,见图2、3。
上述结果说明K2S才是真正的甲硫醇合成中的活性相,MoS2具有促进作用。
从图4的H2-TPR表征图中可以看出高温区域,所有添加了K2S的催化剂都有很强的还原峰,结合活性结果可以证明高温区域CH3SH的生成是由K2S导致的;对于K-MoS2-C和K-MoS2-H,中空结构的K-MoS2-H的低温还原峰明显向着高温方向发生了偏移,而K-MoS2-C几乎没有低温还原峰(这两个催化剂均含有MoS2和K2S,他们的差别在于MoS2形貌的不同);结合MoS2-C、MoS2-H、K-MoS2-C和K-MoS2-H在低温条件下催化CH3SH生成的性能差异,可以证明,低温区域CH3SH生成的差异是不同形貌的MoS2对K2S进行了调控的结果,即MoS2起到了助催化剂的作用,而K2S才是CH3SH合成过程中的活性相。
实施例3:K2S催化高硫合成气合成甲硫醇
以市售K2S为催化剂(记为K2S),压片处理后取0.2g与石英砂等质量混合,混匀后装入管式炉反应器,通入高硫合成气(H2S气体在混合气体中的摩尔浓度为500000ppm,CO气体在混合气体中的摩尔浓度为100000ppm,H2气体在混合气体中的摩尔浓度为400000ppm),气体进料总空速为6000 h-1,反应体系压力为常压,在450℃下合成甲硫醇,在该反应过程中,CO转化率最高可达10%,仅在高温下催化CH3SH生成,最高CH3SH生成速率约为382.3nmol·gcat -1·s-1

Claims (2)

1.硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:高硫合成气为含CO、H2S、H2的混合气体,其中H2S 的摩尔浓度为100000ppm~700000ppm,CO的摩尔浓度为100000ppm~500000ppm,H2的摩尔浓度为100000ppm~500000ppm,甲硫醇在常压、400℃-550℃下合成,高硫合成气的空速为1000~10000h-1
CN202210113657.3A 2022-01-30 2022-01-30 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用 Pending CN115228484A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210113657.3A CN115228484A (zh) 2022-01-30 2022-01-30 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210113657.3A CN115228484A (zh) 2022-01-30 2022-01-30 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115228484A true CN115228484A (zh) 2022-10-25

Family

ID=83667716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210113657.3A Pending CN115228484A (zh) 2022-01-30 2022-01-30 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115228484A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4410731A (en) * 1978-03-06 1983-10-18 Pennwalt Corporation Process for the manufacture of methyl mercaptan from carbon oxides
CN102658208A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 重庆紫光天化蛋氨酸有限责任公司 甲硫醇催化剂及其制备方法和应用
CN112316959A (zh) * 2020-11-18 2021-02-05 昆明理工大学 一种K***型1T-MoS2催化剂及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4410731A (en) * 1978-03-06 1983-10-18 Pennwalt Corporation Process for the manufacture of methyl mercaptan from carbon oxides
CN102658208A (zh) * 2012-04-28 2012-09-12 重庆紫光天化蛋氨酸有限责任公司 甲硫醇催化剂及其制备方法和应用
CN112316959A (zh) * 2020-11-18 2021-02-05 昆明理工大学 一种K***型1T-MoS2催化剂及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MIAO YU, ET AL: "Alkali catalyzes methanethiol synthesis from CO and H2S", JOURNAL OF CATALYSIS, vol. 405, pages 117 *
MIAO YU: "Catalytic synthesis of methanethiol and its conversion to light olefins", TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN: CHEMICAL ENGINEERING AND CHEMISTRY [PHD], pages 75 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8883670B2 (en) Mo containing catalyst, a preparation method and a method for preparing methyl mercaptan
CN111644175B (zh) 一种Ni-煤矸石灰催化剂及其制备方法和在焦油蒸汽重整反应中的应用
CN113509949B (zh) 一种多孔空心氮化碳纳米管光催化剂的制备及其在光催化氧化木糖合成乳酸中的应用
CN109721631B (zh) 一种由葡萄糖选择异构制备果糖的方法
CN107126968A (zh) 磷化铁基光催化剂及其合成方法
CN111646516A (zh) 一种类普鲁士蓝状硫钒共掺杂氧化铁的制备及电催化氮还原应用
CN100586922C (zh) 一种丙烯酸的制备方法
CN115228484A (zh) 硫化钾在催化高硫合成气合成甲硫醇中的应用
Liu et al. A green route for hydrogen production from alkaline thermal treatment (ATT) of biomass with carbon storage
CN111450818B (zh) 五氧化二铌@还原氧化石墨烯催化剂及其制备方法和应用
CN111701596B (zh) 一种在温和条件下合成氨的原子级活性位点催化剂制备方法
CN111097497B (zh) 一种催化甲烷直接转化制氢的方法及其催化剂和制备方法
CN110699108A (zh) 一种基于钴催化剂氢解生物油脂制烃类柴油的方法
CN107308970A (zh) 一种用于合成有机亚胺的多孔碳化金属催化剂及其制备方法
GB2474806A (en) Process for producing aromatic compound
CN112592300B (zh) 一种硫醚催化氧化制备砜的方法
CN113877613A (zh) 一种co2加氢生物质炭基过渡金属催化剂及其制备方法
CN111548251B (zh) 沼气全组分低温等离子体催化制备甲醇的方法
CN106964384B (zh) 一种纳米碳化硅负载的镍基催化剂及其制备方法
CN113372306A (zh) 一种2,5-呋喃二甲醇二叔丁基醚的制备方法
CN106955715B (zh) 一种生物质气化制氢催化剂及其制备方法
CN105688997A (zh) 一种高选择性催化剂及其制备方法
CN1108192C (zh) 生产高纯度氯乙酸的液体催化剂及其催化合成氯乙酸
CN116102409B (zh) 一种香草醛液相合成2-甲氧基-4甲基苯酚的方法
CN115228504A (zh) 一种负载型Mo催化剂及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination