[發明專利]一種加氫增粘鎳系離子液體催化劑及其制備方法和應用以及應用方法

在審

• 申請號: 202210348767.8
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114768867A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 劉守軍;楊頌;張智聰;劉俊杰;杜文廣;彭垠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J27/128;C10L9/04;C10L5/02
• 代理公司: 北京博海嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 16007
• 代理人: 郝彥東

本發明屬于煤炭技術領域。本發明提供了一種加氫增粘鎳系離子液體催化劑，包含2～4份氯化物、50～60份芳烴溶劑油和20～30份四氫萘，以氯化物作為反應物來提供陰離子，以芳烴混合溶劑油作為溶劑，相對于傳統溶劑體系中100％的四氫萘價格較低，且催化劑易于回收，可循環利用，很大程度上節約了成本。本發明還提供了所述催化劑的制備方法，本發明催化劑的制備方法簡單，制備催化劑的反應條件溫和，操作簡便。本發明還提供了所述催化劑的應用和應用方法，本發明催化劑性能穩定不揮發，加氫活性高，增粘、脫硫效率高，對環境友好無污染，適合大規模生產，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及煤炭技術領域，尤其涉及一種加氫增粘鎳系離子液體催化劑及其制備方法和應用以及應用方法。

背景技術

隨著鋼鐵工業的飛速發展，高質量焦炭的需求逐步提升。T.A. 庫哈連科(煙煤的初步加氫是認識和改變煙煤本性的方法，固體可燃礦產的化學和成因(鄭志永譯)[M].1959.45-46)在研究煙煤的性質的時候提出在較低溫度、較低壓力下對高變質煤和低變質煤進行輕度加氫，可使其塑性、焦油產率、揮發分等趨向于中等變質程度的肥煤。應用加氫的方式去改性非主焦煤緩解煉焦煤資源稀缺具有極其重要的意義。王東升等(煤炭科學技術， 2008(07)：104-106)以四氫萘為溶劑、Fe₂O₃-S為催化劑，在350℃、4MPa 的條件下，對低變質煙煤進行改性，獲得了GRI為80的改性煤。Liu等 (Asia-PacificJournalofChemicalEngineering，2019，14(5))在氫氣氣氛、四氫萘-甘油體系下，以FeOOH-S為催化劑對神府煤進行加氫改性，可獲得 GRI＝80的改性煤。

加氫增粘的催化劑多為沿用煤液化過程中的鐵系固相催化劑。但固體相催化劑的直接加入對于整個反應體系的分散接觸是極其不利的，且含硫助劑類物質的加入會使得產物中硫的含量有所提升，同時后期的催化劑無法與固相產物分離，導致固相產物的灰分也會有所增加。Wang等人(ACS Omega， 2020，5(27)：16789-16795)通過在常溫條件下將納米級Fe₃O₄負載于煤顆粒上，以此來對煤液化過程進行催化。這一操作加強了催化劑的分散性，其液化轉化率相比直接加入Fe₃O₄的89.60％增加到98.02％。然而納米級催化劑制備起來流程較為繁瑣，且負載于煤上的催化劑對于加氫增粘來講，依舊不能夠解決催化劑與煤分離的問題，這依舊會導致灰分的增加和煤后期配煤煉焦強度的降低。應用液體催化劑對于煤的加氫增粘，不論是分散性，還是后期的分離，均是一個較好的選擇。

離子液體(IL)是近年來受普遍關注的綠色溶劑和功能材料，具有易分離，易回收，可循環使用，且不存有大量污染等優點(Materials TodayNano，2021， 100159，2588-8420.)。同時可溶性過渡金屬-ILs復合的液體催化劑被廣泛應用于生物質催化轉化當中(ChemicalReviews2017，117(10)，6834)。Zhang 等(BioresourTechnol，2013，130(Complete)：110-116.)通過應用AlCl₃-ILs 作為催化劑來催化生物質轉化為糠醛，并且其轉化率由未加催化劑的3％增加至77％。中國專利公開號CN102407161A運用烷基咪唑類離子液體與高催化活性過渡金屬合成一種用于生物質液化的催化劑，并獲得了較高的生物質液化效率。中國專利公開號CN109913257A通過采用咪唑類疏水性離子液體廢棄動物油脂制備生物柴油，實現了產物的高產量、高品質化。中國專利公開號CN102416348A通過制備一種聚合物負載的咪唑類離子催化劑并應用于制備環狀碳酸酯，同時實現了反應的高選擇性和催化劑的重復利用。而將過渡金屬-ILs復合的鎳系咪唑類離子液體催化劑應用至高硫低粘煤的加氫增粘過程，未見公開報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的缺陷，提供一種加氫增粘鎳系離子液體催化劑及其制備方法和應用以及應用方法。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：