[發(fā)明專利]用于煤炭直接加氫液化的納米分散型催化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811033122.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN109126796B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛學(xué)鋒;李軍芳;趙鵬;胡發(fā)亭;鐘金龍;李偉林;朱肖曼;谷小會(huì);吳艷;黃澎;陳來夫;馬博文;常秋連;石智杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): B01J23/745
• 分類號(hào): B01J23/745;C10G1/06;C10G1/08
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 劉鐵生;王偉鋒

本發(fā)明公開了一種用于煤炭直接加氫液化的納米分散型催化劑及其制備方法，該制備方法包括以下步驟：預(yù)粉碎：將鐵金屬活性組分前驅(qū)體預(yù)研磨至200目以下，得到鐵基細(xì)粉。研磨和分散：將鐵基細(xì)粉與分散劑、溶劑混合并高剪切預(yù)分散，得到鐵基漿料。納米化處理：利用納米化處理設(shè)備將分散后鐵基漿料中懸浮液中的固體顆粒粒徑降低至納米級(jí)別，所得到的納米分散懸浮液即為煤直接液化催化劑。采用本發(fā)明的催化劑活性高且添加量少，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生任何工業(yè)廢水。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤化工領(lǐng)域的煤直接液化催化劑，屬于煤炭化學(xué)加工領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤炭直接加氫液化的納米分散型催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

煤直接加氫液化是在較高的溫度和壓力以及溶劑和催化劑的存在下對(duì)煤進(jìn)行加氫裂解，將固體的煤直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的工藝過程。此過程中，煤大分子結(jié)構(gòu)的化學(xué)鍵首先受熱分解形成自由基碎片，再與活性氫原子結(jié)合形成穩(wěn)定的小分子油類。其中，體系中的活性氫主要是來源于被催化劑活化的氫氣分子。可見催化劑在煤直接液化反應(yīng)過程中起到非常重要的作用。據(jù)估算，催化劑費(fèi)用在煤直接液化裝置投資占比高達(dá)15％，因此，提高煤直接液化催化劑活性，減少其添加量，提高油收率是提高煤直接液化競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。

煤直接液化催化劑的研究和應(yīng)用主要集中在三種類型，第一類是以含鐵的礦物、廢棄物、合成物質(zhì)為代表的廉價(jià)可棄型鐵基催化劑。第二類是以加氫活性高的Ni、Mo、Co、W等有色金屬催化劑。第三類是以SnCl₂、ZnCl₂為代表的強(qiáng)酸性催化劑。負(fù)載型催化劑不同的是，由于原料的劣質(zhì)性，煤直接液化催化劑并不追求豐富的孔結(jié)構(gòu)和比表面積，而是更多聚焦于以分散型或者均相狀態(tài)加入到反應(yīng)體系中。

研究認(rèn)為，減少催化劑粒徑和提高煤直接液化催化劑的分散度可以有效地提高煤直接液化催化劑的活性。國(guó)內(nèi)處研究表明，若催化劑粒徑減少一個(gè)數(shù)量級(jí)，油收率增加10％左右。現(xiàn)有的鐵基催化劑，在線制備的催化劑粒徑達(dá)到了納米級(jí)，均勻地分散在原煤上，液化催化劑活性較好，成本低，工程放大容易，已被直接液化工業(yè)示范裝置采用。但由于是單純的鐵基催化劑，從目前的運(yùn)轉(zhuǎn)來看，油收率偏低，液化油中瀝青烯和前瀝青烯含量過高，液化殘?jiān)窟^高，同時(shí)，過程產(chǎn)生大量高鹽廢水，環(huán)境成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種用于煤炭直接加氫液化的納米分散型催化劑，該催化劑主要含鐵金屬活性組分，活性高且添加量少，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生任何工業(yè)廢水，是一種非水環(huán)保型的煤直接液化催化劑。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于煤炭直接加氫液化的納米分散型催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)研磨：將鐵金屬活性組分前驅(qū)體預(yù)研磨至200目以下，得到鐵基細(xì)粉；

(2)分散：將鐵基細(xì)粉與分散劑、溶劑混合并高剪切預(yù)分散，得到鐵基漿料；

(3)納米化處理：利用納米化處理設(shè)備將分散后鐵基漿料中懸浮液中的固體顆粒物粒徑降低至納米級(jí)別，所得到的納米分散懸浮液為納米分散型催化劑。

所述鐵金屬活性組分前驅(qū)體選自赤鐵礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、鐵礦渣、褐鐵礦、黃鐵礦、氧化鐵、鋼渣和電爐渣中的至少一種。

所述分散劑選自油酸二乙醇酰胺、油胺、油酸、油酸鈉、三乙醇胺、乙二醇、三異丙醇胺和聚乙二醇中的至少一種。

所述溶劑選自脫晶蒽油、煤直接液化循環(huán)溶劑油、煤焦油、四氫萘和柴油中的至少一種。

所述納米級(jí)別控制在50nm-1000nm。

所述分散劑所占的重量百分比為1.0-10％。

所述鐵金屬活性組分前驅(qū)體/分散劑和溶劑三者之間的用量比控制在(10-60)：(1-10)：(30-89)