[发明专利]一种煤液化催化剂及其使用该催化剂的煤液化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤液化催化剂及其使用该催化剂的煤液化方法，属于煤化工领域。

背景技术

煤直接液化是煤洁净技术中的一个重要领域，也是煤综合利用的一种有效途径。煤液化不仅可以将煤炭转化成洁净的、高热值的燃料油，减轻燃煤污染，还可以得到许多用人工合成方法难以合成的化工产品。所以，在全球石油资源逐渐短缺而煤炭资源相对丰富的情况下，高效煤液化技术已成为一个重要的研究课题。

高效煤液化技术分为直接液化和间接液化，其中，煤直接液化是将干燥粉碎的煤粉与溶剂混合形成煤浆，根据各自工艺的特点加入不同的催化剂，在高温400～500℃和高压15～30MPa的条件下，通入氢气使煤发生裂解加氢反应，从而经转化和精制处理生产燃料油。现有技术中，煤直接液化催化剂通常有三类：第一类为贵金属催化剂，如钴，钼，镍催化剂，具有催化活性大的优点，但其价格昂贵，且存在资源短缺的问题；第二类为金属卤化物催化剂，如Zncl₂和Sncl₂等，该类催化剂属酸性催化剂，催化能力强，但对设备腐蚀严重；第三类为铁系催化剂，如含铁的天然矿物以及经制备得到的含铁化合物等，该类催化剂具有价格低廉且不必进行回收的优点。

由于铁系催化剂具有来源广泛、价格低廉、一次使用不用回收等优点，因此受到人们极大地关注，是煤直接液化研究和发展的方向之一。例如，中国专利文献CN1298920A就公开了一种以铁矿石作为催化剂的煤的液化方法，包括以10微米以下的铁矿石作为催化剂，并于溶剂和催化剂以及硫或硫化物的存在下，对煤进行加氢液化，其中，所述铁矿石中铁含量为40wt%以上、镍含量为0.2～2.5wt%、氢氧化铝为6～20wt、铬含量为1.4wt%以下。

上述技术中，采用铁矿石作为煤液化反应的催化剂进行煤液化反应，具有催化剂原料价格低廉、来源广泛的优点。但是在上述技术中，为了提高铁矿石的催化活性，首先需要在煤液化溶剂中将铁矿石粉碎为10微米以下的细粉，由于铁矿石为疏油性的无机成分，而煤液化溶剂为有机溶剂，铁矿石在有机溶剂中进行湿式粉碎时，铁矿石的润湿性不好，因此即便是将其粉碎为微细粒径的细粉，仍会存在其在有机溶剂中分散性差的问题，从而在一定程度上也直接影响了该催化剂的催化活性。

为了克服上述技术问题，中国专利文献CN1744947A公开了一种煤液化高活性铁系催化剂的制备方法，其包括如下步骤，将硫酸亚铁和氨在水溶液中进行反应，反应过程中还可以通过氧气或含氧气体，使生成氢氧化铁的同时，还可以生成部分FeOOH，对产物氢氧化铁以及FeOOH进行脱水、干燥，然后再在干式粉碎机中与一部分液化原料煤一起进行粉碎，使所述氢氧化铁以及FeOOH形成微粉状并高度分散附着在煤的表面。

上述技术中，用于煤液化的铁系催化剂是经过硫酸亚铁和氨水进行反应、再通过干燥、负载等步骤，将氢氧化铁以及FeOOH沉积在煤表面上制备得到的。但是上述技术中制备得到的催化剂在进行煤直接液化的催化反应时，除了使用该催化剂外，还需要在该煤液化反应体系中加入助催化剂硫，这样在达到煤热分解反应温度后，活性组分才可以对煤热分解所产生的热分解自由基进行充分的供氢，获得较高油分收率的煤液化产物。在上述煤液化反应过程中，催化剂中的氢氧化铁和FeOOH只有在硫催化助剂作用后才可以对煤热分解产生的自由基起到供氢作用，因此该类催化剂在煤液化反应中存在催化速度慢、催化效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有技术中用于煤液化的铁系催化剂存在催化效率低的问题，进而提供一种催化效率高的煤液化催化剂以及煤液化方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种煤液化催化剂，包括如下组分：

羟基氧化铁  1～99wt%

硫化铁      99～1wt%

其中，硫化铁中的硫占催化剂总质量的0.46～45wt%。

进一步地，所述煤液化催化剂，包括如下组分：

羟基氧化铁  5～88wt%

硫化铁      12～95wt%

其中，硫化铁中的硫占催化剂总质量的3～45wt%。

进一步地，所述的煤液化催化剂，由如下组分组成：

羟基氧化铁  5～88wt%

硫化铁      12～95wt%

其中，硫化铁中的硫占催化剂总质量的3～45wt%。

进一步地，所述的煤液化催化剂，由如下组分组成：

羟基氧化铁  10～75wt%

硫化铁      25～90wt%