一种煤直接液化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及煤化工技术领域，具体涉及一种煤直接液化催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将铁盐、含柠檬酸根物质、水与煤粉混合均匀，得到煤浆液；（2）使所述煤浆液自上而下喷洒，与自下而上的氨气接触反应，得到混合物A；（3）使所述混合物A自上而下喷洒，与自下而上的含氧气体接触反应，得到混合物B；（4）干燥所述混合物B，得到所述煤直接液化催化剂。本发明专利技术制备方法获得的催化剂中含铁活性组分的微观尺寸、分散性能等利于改善催化剂的催化性能，用于煤液化时提高了干煤的转化率和油收率。于煤液化时提高了干煤的转化率和油收率。于煤液化时提高了干煤的转化率和油收率。

A catalyst for direct coal liquefaction and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种煤直接液化催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及煤化工
，具体涉及一种煤直接液化催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国煤炭资源丰富，如果能开发洁净、高经济效益的合理利用方法，那么就有希望缓解能源紧张问题。煤直接液化是在高温和高压下，借助供氢溶剂和催化剂，使氢元素进入煤的分子结构，从而将煤转化为液体燃料或化工原料的先进洁净煤技术，是煤化工技术转型的关键方向，受到极大关注。
[0003]其中，催化剂又是煤直接液化过程的核心技术，在液化过程中起着至关重要的作用，多年来一直是煤液化领域内研发资金投入较大的重点方向，并且已经积累了众多的研究成果。目前已经投入产业应用的主要是铁基催化剂，其具有价格低廉、低污染、可以直接废弃的优点。理想的催化剂除了要具有高活性和良好的键裂解选择性外，还要有高表面积和分散性，以增强催化剂与煤的相互作用，达到最优的煤液化效果。但是现有制备方法获得的铁基催化剂在含铁活性组分的微观尺寸、分散性能等方面还有待改善，其催化性能还存在提升空间，因此有必要持续地探索和研究性能更优的铁基催化剂。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术申请。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种煤直接液化催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将铁盐、含柠檬酸根物质、水与煤粉混合均匀，得到煤浆液；(2)使所述煤浆液自上而下喷洒，与自下而上的氨气接触反应，得到混合物A；(3)使所述混合物A自上而下喷洒，与自下而上的含氧气体接触反应，得到混合物B；(4)干燥所述混合物B，得到所述煤直接液化催化剂。
[0006]作为一种案例，所述含柠檬酸根物质为柠檬酸、柠檬酸可溶性盐中的一种或几种的组合。
[0007]作为一种案例，所述柠檬酸可溶性盐为柠檬酸碱金属盐、柠檬酸碱土金属盐或柠檬酸铵。
[0008]作为一种案例，所述煤浆液中，铁盐的质量占比为2～15wt％，煤粉的质量占比为12～40wt％，含柠檬酸根物质的质量占比为1～6wt％，水为余量。
[0009]作为一种案例，所述煤浆液中，铁盐的质量占比为8～15wt％，煤粉的质量占比为25～40wt％，含柠檬酸根物质的质量占比为3～5wt％，水为余量。
[0010]作为一种案例，所述煤粉为平均粒径≤80μm的低阶煤，经过如下预处理：将所述煤粉置于硫酸和氢氟酸的混合酸中浸泡3～8h，用水冲洗干净后，干燥待用；硫酸和氢氟酸的混合酸中，H2SO4的质量分数为30～45％，氟化氢的质量分数为10～25％，余量为水。
[0011]作为一种案例，所述的制备方法中，制备煤直接液化催化剂的系统包括：煤浆液混合装置，包括罐体，罐体的上部设有加料口，罐体内腔中设有机械搅拌元件和气体分布器，所述气体分布器与外部供应搅拌气体的装置连接；反应塔，包括塔体，塔体上部设有进料口，所述进料口的一端与煤浆液混合装置的出料口连接，另一端与塔体内腔上方的喷淋装置连接；塔体的下部设有进气口和循环液口，所述进气口的一端与外部的供氨装置和供氧装置可切换地连接，另一端与塔体内腔下方的气体分布器连接；所述循环液口通过输送泵与所述进料口连接；干燥装置，干燥装置的进口与反应塔的出料口连接。
[0012]作为一种案例，所述供应搅拌气体的装置为煤化工系统产生含硫尾气的装置；所述供氧装置提供压缩空气或纯氧气。
[0013]本专利技术还提供一种煤直接液化催化剂，其采用上述内容所述的任一种制备方法得到。
[0014]本专利技术还涉及所述煤直接液化催化剂在煤液化中的应用。
[0015]本专利技术技术方案和现有技术相比具有如下优点：1、本专利技术制备方法获得的催化剂中含铁活性组分的微观尺寸、分散性能等利于改善催化剂的催化性能，用于煤液化时提高了干煤的转化率和油收率。
[0016]2、本专利技术制备方法采用含柠檬酸根物质与铁盐和煤粉进行复合，其有助于控制在煤粉表面上形成的催化剂有效成分的微观尺寸，进而增加接触反应表面积和分散性，利于提高催化剂的活性。
[0017]3、本专利技术制备方法使煤浆液从上而下喷洒，以液滴形式分别与自下而上的氨气、氧气进行气液两相的接触反应，不仅可以控制在煤粉表面生成的催化剂有效成分的微观尺寸，而且还可以得到利于提高反应活性的多缺陷形貌。
[0018]4、进一步地，本专利技术制备方法还优化了煤浆液中各组分的质量占比，进而得到性能相对更优的液化催化剂。
[0019]5、进一步地，本专利技术制备方法还用硫酸和氢氟酸的混合酸对煤粉进行了预处理，使得到的液化催化剂的性能相对更优。
[0020]6、本专利技术还提供一种制备煤直接液化催化剂的装置，其结构简单，便于工业化生产，而且还能充分利用化工企业内部系统产生的废气和现有装置，不仅节约设备成本，还可以降低废气排放量，提高物质利用率，变废为宝，保护环境。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本专利技术制备煤直接液化催化剂装置的一种结构示意图。
[0023]标记说明：1
‑
煤浆液混合装置；2
‑
气体分布器；3
‑
液体计量泵；4
‑
循环泵；5
‑
喷淋装置；6
‑
反应塔；7
‑
供氨装置；8
‑
供氧装置；9
‑
干燥装置。
具体实施方式
[0024]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]本专利技术使用的化学试剂除特别说明的均是市场采购品，使用的设备除了特别介绍外为市场采购设备。
[0026]现提供一种煤直接液化催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将铁盐、含柠檬酸根物质、水与煤粉混合均匀，得到煤浆液；(2)使所述煤浆液自上而下喷洒，与自下而上的氨气接触反应，得到混合物A；(3)使所述混合物A自上而下喷洒，与自下而上的含氧气体接触反应，得到混合物B；(4)干燥所述混合物B，得到所述煤直接液化催化剂。
[0027]上述制备方法在实际运用时可以采用如图1所示的一种系统，该系统包括如下装置：煤浆液混合装置，包括罐体，罐体的上部设有加料口，罐体内腔中设有机械搅拌元件和气体分布器，所述气体分布器与外部供应搅拌气体的装置连接；反应塔，包括塔体，塔体上部设有进料口，所述进料口的一端与煤浆液混合装置的出料口连接，另一端与塔体内腔上方的喷淋装置连接；塔体的下部设有进气口和循环液口，所述进气口的一端与外部的供氨装置和供氧装置可切换地连接，另一端与塔体内腔下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤直接液化催化剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将铁盐、含柠檬酸根物质、水与煤粉混合均匀，得到煤浆液；（2）使所述煤浆液自上而下喷洒，与自下而上的氨气接触反应，得到混合物A；（3）使所述混合物A自上而下喷洒，与自下而上的含氧气体接触反应，得到混合物B；（4）干燥所述混合物B，得到所述煤直接液化催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述含柠檬酸根物质为柠檬酸、柠檬酸可溶性盐中的一种或几种的组合。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述柠檬酸可溶性盐为柠檬酸碱金属盐、柠檬酸碱土金属盐或柠檬酸铵。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煤浆液中，铁盐的质量占比为2~15wt%，煤粉的质量占比为12~40wt%，含柠檬酸根物质的质量占比为1~6wt%，水为余量。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述煤浆液中，铁盐的质量占比为8~15wt%，煤粉的质量占比为25~40wt%，含柠檬酸根物质的质量占比为3~5wt%，水为余量。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煤粉为平均粒径≤ 80μm的低阶煤，经过如下预处理：将所述煤粉置于硫酸和氢氟酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊洋，
申请(专利权)人：滨州中科催化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：