[發(fā)明專利]一種用于催化熱解實(shí)現(xiàn)焦油輕質(zhì)化的催化劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410103429.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN103877980A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李益;陳子珍;呂興梅;張鎖江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;C10G1/06;C10B53/02;C10B53/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于含碳物質(zhì)催化熱解提取油氣產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)焦油輕質(zhì)化的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著石油資源的短缺和油價(jià)的不斷上漲，尋求可替代液體燃料勢(shì)在必行。我國(guó)煤炭資源豐富，是世界上最大的煤炭利用大國(guó)之一，對(duì)煤炭尤其是高揮發(fā)份的低階煤進(jìn)行熱解，可充分利用煤分子結(jié)構(gòu)中豐富的芳香結(jié)構(gòu)以獲得液態(tài)和氣態(tài)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)煤的高效利用。但涉及熱解技術(shù)尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，面臨的主要問(wèn)題是熱解油品質(zhì)低(重質(zhì)焦油組分多)、高溫氣固分離困難和油中灰塵夾帶多等。這是因?yàn)橹刭|(zhì)焦油冷凝點(diǎn)較高易凝結(jié)，且粘度高，容易導(dǎo)致后續(xù)管路的堵塞，進(jìn)而導(dǎo)致油塵分離困難，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。另一方面，焦油中重質(zhì)組分高、灰塵含量高又會(huì)降低了油品的價(jià)值，也阻礙了熱解技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用及推廣。

有效的輕質(zhì)化反應(yīng)可將煤熱解的重質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)成分，并可進(jìn)一步加工精制為各類成品油和芳烴類化工產(chǎn)品，如高附加值的苯、萘及其衍生物或者獲得液體產(chǎn)品，以提高煤的利用價(jià)值。

傳統(tǒng)的針對(duì)煤焦油的加氫熱解和延遲焦化是一種焦油輕質(zhì)化的方式，比如：中國(guó)專利，公開號(hào)：CN102029157A，介紹了一種用于煤焦油加氫裂解輕質(zhì)化反應(yīng)的催化劑，但是加氫熱解需要耗費(fèi)大量的氫氣，而制取氫氣又需要耗費(fèi)大量的能量；美國(guó)專利，公開號(hào)：US4855037，介紹了一種加氫處理煤焦油的催化劑和方法，通過(guò)延遲焦化的方法，獲得輕質(zhì)油，但操作壓力大，投資成本高。同時(shí)，也有報(bào)道在煤熱解的同時(shí)，對(duì)高溫?zé)峤鈿饪蓪?shí)現(xiàn)直接催化，白金鋒等（原位擔(dān)載Fe₂S₃催化劑煤的熱解動(dòng)力學(xué)研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報(bào),2001,29(1):39-43）研究了煤原位擔(dān)載Fe₂S₃催化熱解的熱解特性，該催化劑對(duì)原煤熱解有一定的促進(jìn)作用，但原位催化熱解所用的催化劑存在難以回收的問(wèn)題。故利用高活性催化劑二次催化裂解降低煤熱解產(chǎn)物中重質(zhì)組分含量，是提高煤熱解油氣品質(zhì)的有效途徑之一。

黏土和酸性礦物質(zhì)可催化煤的加氫熱解反應(yīng)，鈣基礦物質(zhì)(如石灰石CaCO₃和生石灰CaO)能促進(jìn)煤中含氧官能團(tuán)的裂解；高嶺石或伊利石使熱解烴的產(chǎn)率降低,但可使加氫熱解烴的產(chǎn)率增加；方解石可促進(jìn)H₂O和CO₂對(duì)煤的氣化反應(yīng)；石英從化學(xué)角度上屬于惰性組分，但在煤的化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中起稀釋作用,可阻止煤塑性顆粒的團(tuán)聚；礬土(主要活性成分為Al₂O₃)對(duì)脫烷基和脫氫反應(yīng)具有催化活性。但是天然礦物質(zhì)存在回收困難、催化活性低、易失活等弊端。趙國(guó)靖等(高溫煤氣中焦油組分的催化裂解[J].煤氣與熱力,2001,21(1):3-6.)用5A分子篩做催化劑模擬了焦油裂解實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明該催化劑對(duì)1-甲基萘有較好的催化裂解活性。但是工業(yè)生產(chǎn)上，分子篩相對(duì)昂貴、易燒結(jié)失活。

Chareonpanich?M等人的(Production?of?Aromatic?Hydrocarbons?from?Mae-Moh?lignite[J].Fuel?Processing?Technology,2002,79(2):171-179)研究表明鐵基鎳基催化劑可以使BTX（苯、甲苯、二甲苯）的產(chǎn)率增加，而且鐵基鎳基催化劑在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，價(jià)格相對(duì)低廉，催化活性高，能有效地促進(jìn)焦油的裂解。

此外，煤焦油中含有大量的硫、氮、氧等雜原子和多環(huán)芳烴、瀝青質(zhì)，其裂解性能差，而且在高溫富氫的條件下容易縮聚生成大分子焦炭使常規(guī)催化劑的活性組分失活、反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)焦。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于催化熱解實(shí)現(xiàn)焦油輕質(zhì)化的催化劑及其制備方法，本發(fā)明的催化劑具有高活性、價(jià)格低廉、強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、抗積碳、易制備等特點(diǎn)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種用于催化熱解實(shí)現(xiàn)焦油輕質(zhì)化的催化劑，該催化劑是以無(wú)機(jī)多孔材料γ-Al₂O₃為載體，加以Mg的可溶鹽在球形γ-Al₂O₃表面形成鎂鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，采用等體積浸漬法將活性金屬組分Ni以氧化物的形式負(fù)載于載體上，其中，金屬氧化物占催化劑的1wt%-10wt%，MgO占催化劑的10wt%-20wt%，其余為載體成分。由于鎂鋁尖晶石的存在，催化劑具有較高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。