本发明专利技术公开了一种费托合成铁基废催化剂再利用方法、一种煤直接液化反应催化剂和一种煤直接液化工艺，其中，所述费托合成铁基废催化剂被用作煤直接液化反应催化剂。本发明专利技术提供了一种清洁处理费托合成铁基废催化剂的方法，并使得费托合成铁基废催化剂所含的费托合成蜡参与煤直接液化反应，从而提高了煤直接液化的油收率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种费托合成铁基废催化剂再利用方法、一种煤直接液化反应催化剂和一种煤直接液化工艺。
技术介绍
煤直接液化是煤在一定温度和压力等条件和催化剂作用下，经过加氢转变为液体燃料和其它化学品的过程，是一种重要的煤炭洁净利用技术。 现在，较成熟的煤直接液化工艺包括美国H-Coal工艺、两段催化液化工艺、溶剂精炼煤工艺、煤油共炼工艺、德国直接液化工艺、日本NEDOL工艺和神华煤直接液化工艺等。在上述各种煤直接液化工艺中，煤直接液化反应催化剂起到至关重要的作用。 许多年来，寻找高效、低成本的煤直接液化催化剂是煤直接液化
一直研究的方向，目前，具有较低成本优势的煤直接液化方法是使用一次性的铁基催化剂。改善催化剂的分散性和降低催化剂尺寸是提高煤直接液化铁系催化剂活性的重要手段之一，但常规机械研磨获得小尺寸催化剂的方法需要消耗许多能量。 CN1274415C公开了一种高分散铁基煤直接液化催化剂及其制备方法。该高分散铁基催化剂实际上是水溶性γ-Fe(OH)3，由于其水溶性和粒径为20-150纳米的小尺寸特征，其用量较少，并且催化活性较高。 CN100457261C公开了一种铁基煤直接液化催化剂及其制备方法，该催化剂由含铁物质、废润滑油和煤粉组成，并以废润滑油作为溶剂。该催化剂有效利用了废润滑油中残留的金属、通常为磨耗的小尺寸铁粉，从而提高了催化剂在煤直接液化反应中的催化活性。 但上述现有技术所公开的煤直接液化催化剂不是制备过程复杂，就是仍需要消耗大量能源的机械研磨和混合，因此，它们的生产成本优势并不明显。 本专利技术旨在利用废弃的费托合成催化剂细粉开发一种生产成本低廉、高效实用的用于煤直接液化反应的催化剂。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供一种费托合成铁基废催化剂再利用方法，所述废催化剂被用作煤直接液化反应催化剂。 通常，以铁重量计，上述废催化剂用量是待直接液化煤重量的1%-10%；所述煤直接液化反应在以下条件下进行：温度：350-550℃；供氢气体起始压力：7-20MPa；反应时间：1-10小时。 根据本专利技术的第二方面，提供一种煤直接液化反应催化剂，所述催化剂是费托合成铁基废催化剂。 例如，上述费托合成铁基废催化剂是参与费托合成反应后的沉淀铁催化剂、熔铁催化剂、负载铁催化剂、超细粒子铁基催化剂、合金铁催化剂和雷尼铁催化剂等，其中，上述费托合成铁基废催化剂的主要成分是金属铁、铁的碳化物和/或铁的氧化物。 上述费托合成铁基废催化剂还含有碱金属、碱金属的碳化物和/或氧化物、第二、第三、第四主族元素、这些元素的碳化物和/或氧化物、和/或过度金属、过度金属的碳化物和/或氧化物，例如，所述碱金属是K；所述第二主族元素是Mg、Ca和/或Ba；所述第三主族元素是B和/或Al；所述第四主族元素是C和/或Si；所述过渡金属是Co、Mn、V、Cr、Ni、Cu、Zn、Zr、Mo、Ru、W、Pt、La、Ce、Sm、Th、Re、Rh和/或Ti。 优选地，上述费托合成铁基废催化剂还含有费托合成产物-费托合成蜡，所述费托合成蜡也参与煤直接液化反应，并被裂解为液态燃料。 根据本专利技术的第三方面，提供一种煤直接液化工艺，在该工艺中，使用费托合成铁基废催化剂作为煤直接液化反应的催化剂。 具体实施方式通过以下参考实施例的描述进一步详细解释本专利技术，但以下描述仅用于使本专利技术所属
的普通技术人员能够更加清楚地理解本专利技术的原理和精髓，并不意味着对本专利技术进行任何形式的限制。 煤的间接液化是实现煤炭高效洁净利用的另一种有效途径。费托合成(Fischer-Tropsch synthesis,FTS)反应作为煤间接液化的重要过程之一，是在催化剂作用下将合成气转化为烃类的反应，同时，还伴随有甲烷化反应和CO变换反应等副反应。这些反应都是强放热反应，平均反应热约为170KJ/mol。 对费托合成反应具有催化活性的金属主要有Fe、Co、Ni、Ru和Rh等，其中，只有Fe和Co是具有商业应用价值的元素。铁基催化剂比钴基催化剂价格低廉，可用于煤和天然气合成费托油，并且对费托合成反应具有较高的催化活性。许多研究者致力于铁基费托催化剂的研究，以期进一步改进它的催化性能。常用的费托合成铁基催化剂有沉淀铁催化剂和熔铁催化剂，同时，还有负载铁催化剂、超细粒子铁基催化剂、合金铁催化剂、雷尼铁催化剂等。 目前，固定床、流化床和浆态床反应器是费托合成反应的三大主流反应器。对于费托合成反应的铁基催化剂而言，由于反应器长时间运行，催化剂因组分流失、积碳、结焦、中毒等原因而失活，同时，催化剂颗粒与颗粒之间、颗粒与器壁之间因发生摩擦和碰撞等而磨损，这给反应产物的固-液分离带来很大压力。当催化剂使用一定时间或磨损到一定粒径时，必须从反应器中排出。由于钴是稀有金属，价格比较昂贵，从反应器中排出的钴基废催化剂，一般采用回收的方法，把钴从废催化剂中分离出来。对于费托合成后的铁基废催化剂，直接堆放或燃烧去除蜡，这样对环境会造成很大污染；对于浆态床反应器而言，费托合成后的废催化剂粒子被磨损成非常小的颗粒，约有20%左右催化剂细颗粒和/或细粉悬浮在费托合成蜡液中，它们很难进行分离，采用特殊抽提或膜分离等方法对包含废催化 剂细颗粒和/或细粉的蜡液进行分离，这样的固-液分离成本远远大于回收的蜡的价值。所以，专门针对费托合成后的铁基废催化剂细颗粒和/或细粉的处理和综合利用还未见有文献和专利报道。 本专利技术就是利用上述被废弃的费托合成后的铁基废催化剂细颗粒和/或细粉作煤直接液化反应的催化剂，不仅开发出一种新型煤直接液化催化剂，还将可能造成环境污染的费托催化剂细颗粒和/或细粉充分利用了起来，不仅节省了能源和生产成本，还保护了环境。 众所周知，费托反应是气-固-液三相反应，如果催化剂颗粒被磨损到一定程度，粒径就会变得很小，此时，催化剂细颗粒和/或细粉无论是进入气相产物中，还是进入液相产物中，都会变得非常难以分离。因此，当费托反应的催化剂颗粒尺寸小到一定程度后，就必须将这些催化剂颗粒排出反应器外，并使用新鲜催化剂，因此，费托合成反应后的废催化剂颗粒一般粒径都非常小，常常达到20微米以下，同时还含有一些无法再分离的费托产物、例如费托蜡成分。对于费托铁基废催化剂而言，由于这些废催化剂细颗粒的分离或再利用成本远高于制备这样的新鲜催化剂本身，所以，它们常常被废弃或推积起来。 而煤直接液化反应则仅是固-液两相反应，原料和催化剂常常都是固相材料，为了增加煤和催化剂之间的分散性和均匀性，提高催化剂的催化活性，常常要求催化剂颗粒的粒径越小越好，这正好与费托反应催化剂颗粒的粒径要求相反，由于煤直接液化的铁基催化剂常常是一次使用的，使用过的催化剂常常随煤直接液化残渣排出，即使其粒径再小，也不会存留在煤直接液化产物-燃料中，因此，上述费托合成反应后的铁基废催化剂细颗粒和/或细粉是制备煤直接液化反应催化剂最理想和成本最低的原料。 对于铁基费托催化剂而言，熔铁、沉淀铁、负载铁、超细粒子铁、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种费托合成铁基废催化剂再利用方法，其特征在于：所述废催化剂被用作煤直接液化反应催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种费托合成铁基废催化剂再利用方法，其特征在于：所述废催化剂
被用作煤直接液化反应催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，以铁重量计，所述废催化剂用量
是待直接液化煤重量的1%-10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤直接液化反应在以下条件
下进行：温度：350-550℃；供氢气体起始压力：7-20MPa；反应时
间：1-10小时。
4.一种煤直接液化反应催化剂，所述催化剂是费托合成铁基废催化剂。
5.根据权利要求4所述的催化剂，其中，所述费托合成铁基废催化剂是
参与费托合成反应后的沉淀铁催化剂、熔铁催化剂、负载铁催化剂、
超细粒子铁基催化剂、合金铁催化剂和雷尼铁催化剂。
6.根据权利要求4所述的催化剂，其中，所述费托合成铁基废催化剂的
主要成分是金属铁、铁的碳化物和/或铁的氧化物。
7.根据权利要求6所述的催化剂，其中，所述费托合成铁基废催...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱加清，罗明生，吕毅军，胡云剑，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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