专利名称：一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法
技术领域：
本发明涉及一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法。
背景技术：
焦炉煤气用于合成甲醇时，工艺中的甲烷转化反应和甲醇合成反应一般都用铜基催化剂。铜基催化剂对硫敏感，易于硫化中毒，所以需先对焦炉煤气进行深度净化，尽可能地脱除其中的含硫化合物。焦炉煤气先经湿法脱硫(醇胺法、AS法、ADA法、苦味酸法、HPF法、888法、栲胶法)脱除硫化氢后，一般再用加氢转化法将焦炉煤气中的二硫化碳、噻吩、硫醇等经加氢反应转化为硫化氢，然后用脱硫剂(铁锰、氧化锌)将硫化氢吸收。二硫化碳加氢反应方程式是CS2+4H2 — CH4+2H2S。目前所用的硫化物加氢催化剂一般为铁钼、镍钼、钴钼，反应温度350 450°C，反应压强1. 0 2. 5MPa，其存在的问题是，钼、镍、钴金属催化剂资源少、成本高、易失活，加氢反应在高温和高压下进行，致使对设备材质要求高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法。 本发明为实现其目的所采用的技术方案是 —种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，包括步骤 a以三氧化二铝、甲烷热分解沉积碳和镁为原料制取储氢材料； b使二硫化碳与步骤a获得的储氢材料接触，在200 30(TC温度条件下进行反应
生成硫化氢。 上述步骤a中，选取甲烷、三氧化二铝粉体与镁粉，使甲烷气体在高温下与三氧化
二铝粉体接触，甲烷进行热分解产生的甲烷热分解沉积碳沉积在三氧化二铝粉体的颗粒表
面，冷却后，与镁粉混合形成三组份混合物；将上述三组份混合物装入球磨罐，充入氢气置
换球磨罐内的空气后达到一定压强，再置于球磨机中球磨即可制得上述储氢材料。 上述步骤a中，三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳和镁粉的选用量的重量百分
比分别为5% 15%、5% 15%与70% 90%。 上述步骤a中，三氧化二铝粉体的平均粒度为10nm，晶体为Y相，上述镁粉的粒度小于74iim ;甲烷进行热分解的温度为600 100(TC、反应时间为15 30分钟；球磨罐充入氢气的压强为1 3MPa，球磨时间为2 5小时。 本发明的有益技术效果是用镁基储氢材料作为二硫化碳加氢的氢源和催化剂，一改现有技术采取稀有金属和重金属作为催化剂的技术方式，在常压下使二硫化碳加氢转化为硫化氢，反应温度不超过300°C ，对加氢反应器材质要求低。 本发明的原理是甲烷在纳米级Y三氧化二铝表面于600 IOO(TC热解产生沉积碳，用此三氧化二铝和沉积碳作为镁粉球磨的助磨剂，能有效地防止镁粉团聚，使镁粉易于磨至纳米级，以改善镁的吸氢和放氢动力学性能；改变甲烷热解产生沉积碳过程中三氧
3化二铝的用量以及甲烷的热解温度和沉积时间，可调变沉积碳与三氧化二铝的比例及其晶 体结构，并通过改变与镁粉的比例，可调变球磨后储氢材料的放氢和催化性能；镁基储氢材 料的放氢温度为200 30(TC，释放至材料表明的高活性氢与二硫化碳发生反应，使二硫化 碳在温和的条件下即可转化为硫化氢。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明
实施例1 将平均粒度为10nm、15g及晶体为Y相的三氧化二铝粉体装入直径为20mm的反 应管，电加热至60(TC，通入甲烷气体30分钟左右，对管内固体物即甲烷热分解沉积碳与三 氧化二铝粉体混合物进行称量达到30g即可取出，将该固体物与粒度小于74ii m、重70g的 镁粉混合形成三组份混合物。上述三组份混合物中三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、镁 粉三者的重量配比为15 : 15 : 70。将上述三组份混合物装入250mL真空球磨罐，磨球与 物料质量比为40 : 1，通氢气置换排除球磨罐内空气，再充入氢气到2MPa，并置于ND7-2型 行星球磨机中球磨3小时，球磨机主轴转速为270r/分钟，制得储氢材料，然后将储氢材料 装入直径为20mm的反应管，加热至30(TC，通入载有二硫化碳的氮气，空速为1000h人反应 后测得储氢材料中25%的氢与二硫化碳反应转入了硫化氢。
实施例2 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解的温度为IOO(TC，时间为15分钟。三 组份混合物中三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、镁粉的重量配比为5 : 5 : 90。所制得 储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中25%的氢转入了硫化氢。
实施例3 与实施例1不同之处在于，三组份混合物中三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、
镁粉的重量配比为io : io : 80。甲烷进行热分解的温度为100(rc，时间为20分钟。所
制得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中23%的氢转入了硫化氢。
实施例4 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解的温度为IOO(TC，时间为25分钟。所 制得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中29%的氢转入了硫化氢。
实施例5 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解的温度为800°C ，时间为20分钟。所制 得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中26%的氢转入了硫化氢。
实施例6 与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时充入氢气的压强为3MPa，球磨时 间为2小时。所制得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中17%的氢转入了硫化氢。 实施例7 与实施例1不同之处在于，球磨制备储氢材料时充入氢气的压强为lMPa，球磨时 间为5小时。所制得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中19%的氢转入了硫化氢。
实施例8 与实施例1不同之处在于，储氢材料与二硫化碳反应的温度为200°C。所制得储氢 材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中16%的氢转入了硫化氢。
实施例9 与实施例1不同之处在于，三组份混合物中三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、 镁粉的重量配比为7 : 7 : 86。充入氢气的压强为2MPa、球磨时间为4小时。储氢材料 与二硫化碳反应的温度为230°C。所制得储氢材料在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中 28%的氢转入了硫化氢。
实施例10 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解的温度为700°C。三组份混合物中三 氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、镁粉的重量配比为10 : 15 : 75。充入氢气的压强为 2MPa、球磨时间为3小时。储氢材料与二硫化碳反应的温度为26(TC。所制得储氢材料在与 二硫化碳反应后，测得储氢材料中30%的氢转入了硫化氢。
实施例11 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解的温度为840°C 。三组份混合物中三 氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、镁粉的重量配比为15 : 10 : 75。充入氢气的压强为 lMPa、球磨时间为4小时。储氢材料与二硫化碳反应的温度为24(TC。所制得储氢材料在与 二硫化碳反应后，测得储氢材料中27%的氢转入了硫化氢。
实施例12 与实施例1不同之处在于，甲烷进行热分解沉的温度为650°C。三组份混合物中 三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳、镁粉的重量配比为12 : 18 : 70。充入氢气的压强 为2MPa、球磨时间为2小时。储氢材料与二硫化碳反应的温度为22(TC。所制得储氢材料 在与二硫化碳反应后，测得储氢材料中31%的氢转入了硫化氢。
权利要求
一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，特征是包括步骤a以三氧化二铝、甲烷热分解沉积碳和镁为原料制取储氢材料；b使二硫化碳与步骤a获得的储氢材料接触，在200～300℃温度条件下进行反应生成硫化氢。
2. 根据权利要求1所述的一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，其特征在于所述步骤a中，选取甲烷、三氧化二铝粉体与镁粉，使甲烷气体在高温下与三氧化二铝粉体接触，甲烷进行热分解产生的甲烷热分解沉积碳沉积在三氧化二铝粉体的颗粒表面，冷却后，与镁粉混合形成三组份混合物；将上述三组份混合物装入球磨罐，充入氢气置换球< 磨罐内的空气后达到一定压强，再置于球磨机中球磨即可制得上述储氢材料。
3. 根据权利要求2所述的一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，其特征在于所述步骤a中，三氧化二铝粉体、甲烷热分解沉积碳和镁粉的选用量的重量百分比分别为5% 15%、5% 15%与70% 90%。
4. 根据权利要求3所述的一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，其特征在于所述步骤a中，三氧化二铝粉体的平均粒度为10nm，晶体为y相，上述镁粉的粒度小于74iim ;甲烷进行热分解的温度为600 100(TC、反应时间为15 30分钟；球磨罐充入氢气的压强为1 3MPa，球磨时间为2 5小时。
全文摘要
本发明公开一种用镁基储氢材料对二硫化碳进行加氢的方法，特征是包括步骤以三氧化二铝、甲烷热分解沉积碳和镁为原料制取储氢材料；使二硫化碳与上述步骤获得的储氢材料接触，在200～300℃温度条件下进行反应生成硫化氢。本发明中，镁基储氢材料作为二硫化碳加氢的氢源和催化剂，一改现有技术采取稀有金属和重金属作为催化剂的技术方式，在常压下使二硫化碳加氢转化为硫化氢，反应温度不超过300℃，对加氢反应器材质要求低。
文档编号C10K1/34GK101734627SQ20091023114
公开日2010年6月16日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者周仕学, 张光伟, 张同环, 张鸣林, 李桂江, 杨敏建, 王斌, 陈海鹏, 马怀营 申请人:山东科技大学