[發明專利]一種煤催化氣化催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201610430789.3
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107486244B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王金利;朱艷芳;蔡進;魏士新;黃先亮;徐本剛;張杰;吳學其;吳琳
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;南化集團研究院
• 主分類號: B01J31/26
• 分類號: B01J31/26;C10J3/54
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

本發明屬于煤催化氣化催化劑技術領域，提供了一種適用于流化床煤催化氣化催化劑及其制備方法。催化劑為碳酸鉀和另外一種或幾種有機鉀鹽的混合物，采用過量浸漬法制備，活性組分與碳基材料之間以較強的作用力結合，在碳基材料上高度分散，與單一的碳酸鉀催化劑相比，本發明的催化劑前軀體鉀鹽混合物具有更低的共熔點，在氣化反應中易于由固態轉變為液態，能夠滲透到更多的碳基材料空隙中，加之混合物鉀鹽中的陰離子的協同作用，從而提高煤的氣化效率，提高產品氣中甲烷含量，降低氣化反應中鉀與碳基材料中的硅、鋁等物質反應生成沒有活性的硅鋁酸鉀的比例，提升了鉀的有效利用率。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體地說，提出了一種適用于流化床煤催化氣化催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著我國煤炭生產量和消費量的不斷增加，煤炭的高效清潔利用已成為擺在我國研究者面前的重要課題。煤氣化技術是未來煤炭高效清潔利用的關鍵技術之一，為我國能源的可持續發展戰略提供了重要保障。

從上世紀石油危機時，煤低溫催化劑氣化就曾是煤化工學者的研究熱點。催化劑的研究在煤催化氣化技術中占有重要位置。煤催化氣化常選用堿金屬、堿土金屬和過渡金屬催化劑等，其中堿金屬的氫氧化物和碳酸鹽是公認的效率最高的單體催化劑。美國的Exxon mobil公司在20世紀70年代開發了以堿金屬（K、Na）或堿土金屬（Ca）的鹽類和氫氧化物如K₂CO₃和Na₂CO₃-Ca(OH)₂為催化劑的催化煤氣化技術。

堿金屬的熔點的高低決定了其催化活性的大小，金屬的多元混合能夠顯著降低混合物的共熔點，在氣化條件下有很好的流動性和潤濕性，與煤表面有更充分的接觸，因此表現出更好的催化性能。Y.D.Yeboah等對多種二元、三元堿金屬催化劑進行了系統研究，二元的NaCO₃-K₂CO₃催化劑，兩種組分質量分數為29%和71%時，催化性能較好，主要在這個配比下，混合物具有更低的共熔溫度。

除了上述熔點溫度影響因素以外，煤催化氣化催化劑的性能還與催化劑的添加量、催化劑的存在形態以及催化劑在碳基材料上的分布情況有關，適宜添加量的催化劑在碳基材料上分布越均勻其催化效率越高。

由于碳基材料中黏土礦物的存在，碳酸鉀催化劑中鉀易與礦物質反應生成不溶于水的硅鋁酸鉀（KAlSiO₄），該物質對煤催化氣化過程沒有活性，從而影響催化劑的氣化性能，特別是對于硅、鋁含量較高的煤種，這種影響更加明顯；同時使用碳酸鉀催化劑，生成氣中甲烷的含量相對不高，氣質較差。

對于煤催化氣化來說，生成氣中含有高含量的甲烷是保證氣質的重要指標。因此有必要開發一種具有較高的氣化性能、較強的穩定性、較高的活性組分利用率和較高的甲烷含量的催化劑，這也是突破煤催化氣化領域產業化技術瓶頸的關鍵點之一。

發明內容

本發明克服了上述技術不足之處，提供了一種適用于流化床煤催化氣化催化劑及其制備方法，催化劑為碳酸鉀和另外一種或幾種有機鉀鹽的混合物，采用過量浸漬法制備，活性組分與碳基材料之間以較強的作用力結合，在碳基材料上高度分散。該發明在保障氣化過程轉化為氣相產物轉化率的同時，提高成品氣中甲烷的含量，提升催化劑的穩定性，提高鉀的有效利用率。

本發明是一種適用于流化床煤催化氣化催化劑，采用過量浸漬法制備催化劑，催化劑通過濃度擴散到碳基材料的孔道里面，催化劑以較強的的化學作用力鍵形式固定在碳基材料上，催化劑中的K高度分散于碳基材料上，金屬組分K的含量占碳基材料質量的5%-12%，最佳含量為8%-10%，催化劑成品粒徑為80-100目。

催化劑為碳酸鉀和另外一種或幾種有機鉀鹽的混合物A，混合物A為甲酸鉀、乙酸鉀、草酸鉀、苯二甲酸氫鉀和油酸鉀中的一種或幾種，碳酸鉀和混合物A中K含量的質量比為1:1-4:1。