[发明专利]煤直接液化催化剂及其制备方法和应用、煤直接液化的方法

说明书

本发明涉及煤化工技术领域，具体地涉及一种煤直接液化催化剂及其制备方法和应用、一种煤直接液化的方法。所述煤直接液化催化剂包含载体和活性组分，所述活性组分包含主活性成分和助剂成分，所述载体为煤粉；其中，所述主活性成分包含铁元素和钼元素，所述助剂成分包含锌元素和可选的锆元素。本发明提供的所述煤直接液化催化剂具有高催化活性和高分散性，从而提高煤直接液化的效果。同时，将本发明提供的煤直接液化催化剂用于煤直接液化，可有效提高煤的转化率和油收率。

技术领域

本发明涉及煤化工技术领域，具体地涉及一种煤直接液化催化剂及其制备方法和应用、一种煤直接液化的方法。

背景技术

煤直接液化是一种将煤炭转化成低硫、低氮的清洁油品的技术，具体而言，煤直接液化是把煤炭先磨成煤粉与溶剂(石油馏分)配成油煤浆，然后在高温、高压和催化剂的作用下直接与氢气发生加氢裂化反应，使煤炭直接转化成液体油品，催化剂在其中起着重要的作用，它能有效促进煤的热解和加氢，提高生成油产率和油品质量。

煤直接液化中，催化剂随煤浆共同进料进入到反应器中参与反应，再与产物一起排出系统，一般不循环利用，因此对催化剂的成本有很高的要求。铁系催化剂活性较好，价格较低，绝大多数工艺都使用了铁系催化剂；活性较高的钴、钼、镍等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。部分研究中使用了产量大且价格低的铁矿石作为催化剂，如：CN1014418A和CN1298920A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，将铁矿石经过多级粉碎研磨成微米级颗粒加入到煤直接液化反应中，其中，CN1014418A还需要对铁矿石进行预还原处理，这些处理难免会增加能耗和成本。更多研究者更趋向于采用人工的方法合成高活性的铁催化剂，如：CN1231326A公开了一种以纳米无定形Fe(OH)₃或Fe(OH)₂作为煤直接液化催化剂，其中铁基一次粒子的粒径约为30-80nm，催化活性高于天然黄铁矿。CN1579623A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负载于煤粉上使活性组分与原料煤粉充分接触，从而提高了煤直接液化效率。CN101947472A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。

上述这些催化剂都是通过适当的方法降低含铁化合物的粒度，提高分散性，以此来提高铁系催化剂活性，降低使用量。这些催化剂往往局限于铁元素衍生的活性物种本身，活性难以得到有效改善，使用量仍然偏高，且对煤的转化效率和煤液化油的收率难以达到理想的要求；此外，上述催化剂的合成方法或处理方式比较复杂，也会大幅提高催化剂制造的成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术煤直接液化催化剂由于本征活性弱和分散性差，导致煤直接液化油收率低和煤转化率低等问题，提供一种煤直接液化催化剂及其制备方法和应用、一种煤直接液化的方法。该煤直接液化催化剂具有高催化活性和高分散性，从而提高煤直接液化的效果。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种煤直接液化催化剂，所述催化剂包含载体和活性组分，所述活性组分包含主活性成分和助剂成分，所述载体为煤粉；

其中，所述主活性成分包含铁元素和钼元素，所述助剂成分包含锌元素和可选的锆元素。

优选地，所述活性组分中，所述主活性成分与助剂成分的摩尔比为1-50:1。

优选地，所述主活性成分中，所述铁元素与钼元素的摩尔比为15-250:1。

优选地，所述助剂成分中，所述锌元素与锆元素的摩尔比为1-10:0-1。

本发明第二方面提供一种煤直接液化催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将铁盐、锌盐、可选的锆盐和去离子水混合，得到金属盐溶液，将钼盐溶解于氨水中，得到含钼的氨溶液；