[发明专利]一种熄焦废气制醇催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种熄焦废气制醇催化剂，其包含二氧化硅和石墨烯；Mo、Mn和Ni金属元素；以及碱金属、碱土金属元素的一种或几种的组合。本发明的熄焦废气制醇催化剂不含硫元素，废弃处理后不会产生含硫废气，利于环境保护。另外，其组成特性使其能通过使用相对廉价的物料制备得到，进而降低成本，便于实现工业化。

技术领域

本发明涉及炼焦的技术领域，具体涉及一种熄焦废气制醇催化剂及其制备方法。

背景技术

炼焦是指炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右(高温干馏)，通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和其他炼焦化学产品的工艺过程。在高温炼焦过程中产生的炽热红焦需要经过熄焦冷却后才方便运输或进行后续利用环节。目前，熄焦技术包括干熄焦和湿熄焦，两种熄焦过程都会产生以H₂、CO、CO₂以及CH₄为主要成分的高温废气，如果将该高温废气回收转化为醇类液体燃料，不仅可以解决废气排放的问题，而且还可以增加能源产品，使得资源进行有效利用，可以从一定程度上缓解我国能源紧缺的现象，并且也符合环境保护的要求，具有非常重要的意义。

将熄焦产生的高温废气制备成醇类液体的关键在于合适的催化剂，国内外研究人员针对该领域已经进行了大量研究，1986年美国陶氏化学首次申请了硫化鉬掺杂碱金属催化剂的专利US4752622和US4752623，后续人们又在此基础上开发了很多改进型硫化鉬基的催化剂，这类催化剂虽然表现出较高的C₂+醇选择性和催化活性，但是其含有硫元素，废弃处理时还需要考虑到含硫气体排放的环境污染问题，使得人们必须研究更环保的可替代型催化剂。铑系催化剂是现有技术中研究比较多的另一类催化剂，其中也有不少表现出良好的C₂+醇选择性和催化活性，但是铑系催化剂一般比较昂贵，因此需要研发更廉价的催化剂。

在上述研发背景的驱动下，发明人在研究过程中获得了一种新型的利用熄焦废气制醇的催化剂。

发明内容

本发明首先在于提供一种新型的熄焦废气制醇催化剂，其不含硫元素，废弃处理后不会产生含硫物质废气，利于环境保护。另外，其组成特性使其能通过使用相对廉价的物料制备得到，进而降低成本，便于实现工业化。

本发明的熄焦废气制醇催化剂，其包含如下组分：

二氧化硅和石墨烯；

Mo、Mn和Ni金属元素；

碱金属、碱土金属元素的一种或几种的组合。

作为一种实施方式，以份数计，各组分含量如下：

二氧化硅为15～65份，石墨烯为0.5～6份；

Mo、Mn和Ni金属元素为5～20份；

碱金属或碱土金属元素为2～12份。

作为一种实施方式，所述碱金属元素选自Na、K中的一种或两种的组合。

作为一种实施方式，所述碱土金属选自Mg、Ca中的一种或几种的组合。

作为一种实施方式，Mo为0.5～1重量份，Mn为5～18重量份，Ni为1～5重量份。

本发明还提供根据以上内容任一项所述的熄焦废气制醇催化剂的制备方法，其包括如下步骤：

S1，用盐酸-氟化铵水溶液对二氧化硅进行扩孔预处理；

S2，将步骤S1得到的二氧化硅与石墨烯、含Mo、Mn、Ni金属元素的化合物混合，进行反应性研磨，得到混合物I；

S3，按照等体积浸渍法，用含碱金属或碱土金属的溶液浸渍所述混合物I，干燥、焙烧，即得。

作为一种实施方式，所述步骤S1包括如下过程：