[发明专利]铁系催化剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种铁系催化剂的制备方法。该铁系催化剂的活性成分为FeOOH，制备方法包括：将含铁可溶性盐溶液通过喷淋的方式负载在催化剂载体上，得到初产物；使碱性水溶液与初产物发生反应，得到次产物；及根据含铁可溶性盐溶液中的铁离子价态，可选地对次产物进行氧化，然后经晶相转变得到铁系催化剂。采用本申请提供的铁系催化剂的制备方法有利于降低用水量，不产生废水或产生少量废水，且整个工艺的投资和制备成本均较低。

技术领域

本发明涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种铁系催化剂的制备方法。

背景技术

我国石油和天然气资源相对短缺，2015年我国石油对外依存度达到60.6％，我国的煤炭资源占化石能源的基础储量94％，充分利用相对丰富的煤炭资源来弥补石油和天然气的不足是我国能源形势客观要求。然而面对日趋恶劣的环境问题，必须要首先解决煤炭如何清洁转化和高效利用的问题。

煤直接液化是在高温高压的条件下，借助于供氢溶剂和催化剂的作用，使氢进入煤及其衍生物的分子结构，从而将煤转化为液体产物的洁净煤技术。该工艺的主要产品是优质汽油、喷气燃料油、柴油、芳烃和碳素化工原料，并副产燃料气、液化石油气、硫磺和氨等，工艺热效率高达70％。煤直接液化过程是复杂的物理、化学过程，其影响因素众多，主要包括：煤的种类及性质、反应器形式、催化剂、溶剂、反应温度和时间、气氛等。其中，由于催化剂的活性和选择性极大地影响煤液化的反应速率、转化率、油产率、气体产率以及氢耗，因而如何开发和设计催化活性高、选择性好和价格低廉的催化剂一直是煤直接液化研究的热点。铁系催化剂由于价格低，在经过煤液化后可随残渣排出而无需回收的优势，获得了更多重视和使用，活性较高的钴、钼、镍催化剂由于价格较高，逐渐被弃用或仅当做铁系催化剂助剂使用。

铁系催化剂种类和制备方法很多。已有报道公开了以天然的高品位铁矿石作为煤直接液化催化剂的方法，天然铁矿石主要是指高品位的褐铁矿或赤铁矿，铁矿石价格低廉，用于煤液化也有较高的活性。缺点是催化剂的添加量大，且对铁矿石组分规定较苛刻，选矿较难，并要求粉碎至10um以下，难度大，工作量大。

另一篇文献公开了一种以油酸包铁型三氧化二铁纳米晶作为煤直接液化催化剂的方法。该催化剂具有分散性高、油溶性好、无毒无害、催化活性高、选择性好、油产率高、转化率高等特点。缺点是催化剂制备工艺复杂，成本较高。

又一篇文献公开了一种高分散γ-FeOOH铁基煤直接液化催化剂及其制备方法，该催化剂将γ-FeOOH负载于煤粉以利于活性组分与煤粉充分接触，从而提高了煤液化活性。该催化剂制备工艺虽然具有操作简单，易于放大，但催化剂制备耗费水量较大，并会产生较多的含盐浓度高的难处理废水，且废水处理难度大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铁系催化剂的制备方法，以解决现有铁系催化剂的制备方法会产生大量废水的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种铁系催化剂的制备方法，该铁系催化剂的活性成分为FeOOH，制备方法包括：将含铁可溶性盐溶液通过喷淋的方式负载在催化剂载体上，得到初产物；使碱性水溶液与初产物发生反应，得到次产物；及根据含铁可溶性盐溶液中的铁离子价态，可选地对次产物进行氧化，然后经晶相转变得到铁系催化剂。

进一步地，初产物的制备过程包括：在负载过程中，不断地搅动催化剂载体；优选地，在喷淋含铁可溶性盐溶液的过程中，形成的含铁可溶性盐的雾滴粒径≤300μm，更优选≤200μm。

进一步地，使碱性水溶液与初产物发生反应的步骤中，将碱性水溶液喷淋到初产物的表面进行反应，得到次产物；优选地，在喷淋碱性水溶液的过程中，形成的碱性水溶液的雾滴粒径≤300μm，优选≤200μm。

进一步地，含铁可溶性盐选自硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁和硝酸铁组成的组中的一种或多种。