[發明專利]一種煤催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201710488208.6
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN109107587A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 潘亞軍
• 申請（專利權）人: 鎮江瑞德新材料科技研發有限公司
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;C10G1/06;C10G1/08;C07C37/00;C07C39/00
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本發明涉及一種煤催化劑，所述煤催化劑為硫鐵催化劑Fe_(1?x)S,其中x＝0.1?0.2,所述硫鐵催化劑晶型單一,在常溫條件下的空氣中性質穩定。使用所述煤催化劑可制得高酚含量的煤直接液化油。與普通硫鐵催化劑相比所述煤直接液化催化劑不需要在反應過程中進行活化步驟，從而降低了煤直接液化反應條件、減少了反應時間。本發明所述煤直接液化催化劑具有良好的分散性和很高的催化活性，易于工業化放大生產。

技術領域

本發明涉及煤催化領域，具體涉及一種煤催化劑的制備方法及其應用，屬于煤化工中煤直接液化行業。

背景技術

煤直接液化是一種將煤炭轉化成低硫、低氮的清潔油品的技術。1913年德國人發明了煤直接液化技術，二戰期間德國為支撐戰爭先后建立了12座煤液化廠，油品生產能力達到423萬噸/年。后來，美國、日本、俄羅斯等國都開發了各自特色煤直接液化工藝，中國的神華集團從2008年開始也運行了一套煤直接液化百萬噸級裝置。煤直接液化是把煤炭先磨成煤粉與溶劑石油餾分配成油煤漿，然后在高溫、高壓和催化劑的作用下直接與氫氣發生加氫裂化反應，使煤炭直接轉化成液體油品,催化劑在煤直接液化中起著重要的作用，催化劑能有效促進煤的熱解和加氫，提高生成油產率和油品質量。經過近百年的研究，鐵系催化劑由于價格低，在經過煤液化后可隨殘渣排出而無需回收的優勢，獲得了更多重視和使用，活性較高的鉆、鑰、鎳催化劑由于價格較高，逐漸被棄用或僅當做鐵系催化劑助劑使用。

目前，適合于煤直接液化的煤種一般包括煙煤、次煙煤和褐煤等。一般地，上述煤中含有10-40wt％的氧元素。其中，酚輕基在煤直接液化過程中性質比較穩定。因此液化油產品中含有大量的氧元素，且主要以酚輕基形式存在。其中，酚類化合物可以通過加氫脫氧提升油產率，也可以分離提純生產更多精細化學品。相反地，如果大量的氧元素在煤直接液化過程中損耗，會引起氫氣消耗的增加，液化油產品質量的下降，氧元素的浪費，最終增加了液化工藝成本、降低了液化產品的價值。然而，目前液化油中酚類化合物的含量一般為左右。

影響煤直接液化過程最重要的因素是催化劑。眾多研究表明改進催化劑可以大幅提高煤轉化率、油正己烷可溶物產率，改善反應條件。目前，唯一實現工業化的催化劑為硫鐵系催化劑。大量的研究表明催化劑的活性組分可能為Fe_(1-x)S,不同前驅體和工藝條件共同決定了催化劑的活性不同，并最終影響了煤直接液化反應的歷程以及直接液化產品的組成。目前硫鐵催化劑或催化劑前驅體主要為硫化亞鐵、醋酸鐵或三氧化二鐵等。

目前，催化劑面臨的主要問題為：1催化劑的活性較低，煤轉化率為80％左右，油產率約為50％左右；2酚含量僅為5％左右，這是由于煤直接液化反應中氧元素利用率較低，煤中大部分氧元素未能以輕基形式保留在油產品中，氧元素利用率約為30％左右；3催化劑不穩定,在煤直接液化過程中硫鐵組成及形貌不斷地變化。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足,本發明開發了一種高活性的煤直接液化催化劑Fe_(1-x)S，不需要活化過程，可同時提高煤轉化率，油產率和酚產率。所述催化劑具有良好的分散性、很高的催化活性和穩定性，而且用量較少，煤的轉化率和油產率高，易于工業化放大生產。該催化劑不需要傳統鐵系催化劑的活化過程，從而降低了煤直接液化的反應條件、減少了反應時間。

本發明提供一種煤催化劑,所述沒催化劑為一種直接液化的催化劑，所述煤催化劑為非負載型或負載型的硫鐵催化劑Fe_(1-x)S,其中x＝0.1-0.2,所述硫鐵催化劑晶型單一,在常溫條件下的空氣中性質穩定。