[其他]煤的液化方法

说明书

本发明涉及在高温、高压以及在煤液化催化剂催化的条件下，通过氢化作用即氢解作用使煤液化的方法。因此，煤要放在专用液化的溶剂中进行氢化。

煤的液化方法包括直接液化法。在这种方法中，在高温和高压下通入氢气，以便进行氢解作用。采用这种方法，氢的消耗量很大，而且氢化反应的条件也很苛刻。为了改善反应条件，通常要使用各种催化剂，例如，钴、钼、钨、锡、铁及铅等的氧化物或着卤化物，从上述催化剂中选择一种使用，使得上述反应能够进行。但是，上述催化剂中没有一种能完全满足所要求的使用特性，如液化活性高、成本低及大量供给等。

例如，在传统的氢-碳法中，以重量为100份的煤计算，要在沸水反应塔中加入重量为10份的丸状Co-Mo催化剂，使煤浆通过该塔，以便煤与氢在温度约450℃并氢压150～220kg/cm²的条件下进行反应。但是，由于这种催化剂价格昂贵，因此这种方法的代价也是很高的。

使用铁矿石做为三价铁催化剂是众所周知的方法，因为铁矿石价格便宜，并具有能大量供给的优点。然而，暂且不谈上述优点，如果上述铁矿石不经过处理就作为催化剂使用，那么，其液化活性很低。为了这个原因，加入硫或其化合物做为促进剂，以便提高液化活性。遗憾的是当大量使用硫或其化合物时，它们会以明显的含量存在于液化油中，因而降低了液化油的质量。

本发明的目的在于提供一种转化率很高的液化煤的方法。这种方法提高了由铁矿石组成的催化剂的液化煤的活性，因此与使用铁矿石的传统方法相比，液化反应可以在较低的温度和较低的压力下进行，而且不需使用促进剂，仅需要少量的催化剂。

为了达到本发明的上述目的，低品位铁矿石要经过热处理，还原反应和长时间的水洗或在水中浸泡，处理方法可以是其中一种，也可两种以上的处理方法同时并用，以便提高催化剂的活性。经这样处理的低品位铁矿石方可做为催化剂使用。（用一氧化碳还原的高品位铁矿石也可用做催化剂。）

根据本发明的方法，低品位或高品位铁矿石是在经过处理后才做为催化剂使用的。因此，这样可以提高铁矿石的催化活性，从而使煤的液化反应能在较低的温度和较小的压力条件下进行，而且转化率高于传统方法。另外，由于不需要使用大量的促进剂，所以产品的质量也不会降低。

附图1表明Fe₂O₃被CO还原后的重量变化。

低品位铁矿石催化剂提高了活性。本发明方法中所使用的最佳低品位铁矿石的组成是：0.3～3wt%的镍，10～50wt%的铁以及0.5～10wt%的铬，并且Al₂O₃/SiO₂的比率为3或小于3，比表面积为50～100m²/g。铁矾土就是这种低品位铁矿石中的一种。使用具有上述物性的低品位铁矿石做为催化剂的理由如下：做为催化剂，铁、镍和铬都具有能为芳香族化合物的氢化反应提供活性的作用。铁矿石中的镍含量增大时，铁的含量势必会减小。当镍含量为0.5～3wt%时，铁含量为50～10wt%。根据本发明所进行的试验，镍含量在上述含量范围的铁矿石能明显地为氢化提供活性。至于铬的含量，当其低于0.5wt%时，便不能获得上述效果。同样，当铬含量超过10wt%时，也不能获得十分好的效果。但是，当铬含量在上述范围内时，便会获得极好的效果。因此，铁矿石中铁、镍、铬的含量最好在上述范围内。

Al₂O₃和SiO₂具有酸性催化活性。但是，当Al₂O₃/SiO₂的比值超过3时，催化活性就会降低。另外，将矾土（Al₂O₃）转化成含金属的尖晶石结构的化合物，其活性同样也会降低。因此，Al₂O₃/SiO₂比值最好等于3或小于3。

从物理方面改善铁矿石的催化活性，比表面积是一个重要的因素。当铁矿石的比表面积小于50m²/g时，便不能获得理想的活性。但是，根据本发明所进行的试验，当比表面积超过100m²/g时，同样会减弱催化活性。因此，比表面积应最好在50～100m²/g范围内。