[发明专利]一种煤的直接加氢液化的方法

说明书

本发明属于一种煤的液化，具体地说涉及一种煤直接加氢的方法。

煤直接液化是煤在一定温度和压力下加氢由固体转变为液体及沥青类物质的过程，是煤的高效利用、生产液体燃料、化学品和煤基材料的重要方法，是煤炭洁净利用技术的方向之一。经过数十年的研究与发展，煤直接液化技术已经成熟，成本已由高降低，逐步接近商业化要求。开发廉价高效煤直接液化催化剂是进一步降低液化成本、提高煤的转化率的重要方法之一。

国际上对煤直接液化催化剂的研究开发给予了极大的重视。研究结果表明，最有希望工业使用的催化剂为铁系和钼系催化剂(较高的活性/价格比)，最合适的催化剂为高分散超细颗粒催化剂(较小的使用量)。而铁系催化剂以其低廉的价格和排放后对环境的影响小而特别受到重视。

目前普遍研究采用的铁系催化剂为各种形式的或经不同方法处理的氧化铁，粒径一般较大，在微米级以上。粒径小的氧化铁则因制备过程繁杂、制备成本较高、颗粒自身团聚以致在煤中难以分散等问题而难以实现应用。另外，由于对煤直接液化有催化作用的是铁的硫化物，使用氧化铁时需加入过量的含硫助催化剂，如：元素硫、硫化氢、二硫化碳等，这不仅增加了催化剂的成本，而且增加了后续过程的脱硫负担。在煤的表面直接担载硫化铁是一种制备高分散超细催化剂的简单方法，而且可以将硫的用量减到最小。

在“用于煤直接液化的在位担载的铁基催化剂”(Fuel vol.75，No.1，pp51-57；1996)文中报道了三种方法，第一种方法是采用FeCl₃和Na₂S稀溶液进行反应生成沉淀，进行过滤水洗干燥后，再和煤混合进行液化反应。水用量是催化剂生成量的140倍以上。第二种方法是FeCl₃和Na₂S在溶液中反应生成沉淀，然后加入煤粉过滤水洗，干燥之后进行液化反应。水用量是煤样量的32倍以上。第三种方法是将浓度为0.015摩尔浓度的Na₂S溶液和浓度为0.01摩尔浓度的FeCl₃溶液分别加入煤粉中，搅拌均匀，过滤水洗干燥后进行液化反应。水用量是煤样量的32倍以上。上述三种方法中以第三种方法制备的催化剂活性最好，但都具有用水量大、需过滤、制造成本高的缺点。

本发明的发明目的是提供一种用水量少、不需过滤、成本低的煤直接加氢液化的方法。

本发明的发明目的是这样实现的，将含硫离子的溶液(0.38摩尔浓度-饱和浓度)和含铁离子的溶液(0.25摩尔浓度-饱和浓度)加入煤粉中，不需过滤，直接或干燥后进行加氢液化反应。其具体方法包括：

(1)将含硫离子的溶液和含铁离子的溶液中的一种加入煤粉中搅拌均匀，制成A，再将另一种溶液加入A中搅拌均匀，制成B；

(2)将B装入加氢反应器中，在室温充氢气至7MPa压力，封闭，加氢反应器升温至400℃，反应30-60分钟，速冷至室温。

其特征在于所述的含硫离子溶液是0.38-饱和浓度(摩尔浓度)的溶液，含铁离子溶液是0.25-饱和浓度(摩尔浓度)的溶液，在煤中加入铁、硫的量是：

铁∶煤＝(0.1-3)∶100(重量比)

铁∶硫＝(0.7-1)∶1(摩尔比)

如上所述的方法还包括有在第(1)步和第(2)步之间进行干燥，即在制成了B之后进行干燥，再进行液化反应。

如上所述铁和煤的比例最好为：铁∶煤＝(0.4-1)∶100(重量比)。

如上所述铁和硫的比例最好为：铁∶硫＝0.7∶1和1∶1(摩尔比)。

本发明与现有的技术相比具有如下优点：

(1)工艺简单；(2)用水量少；(3)不需要过滤；(4)成本低。

实施例1

将0.5毫升0.75摩尔浓度的硫化钠水溶液加入到3克煤1中(粒度小于250微米，工业及元素分析见表1)，搅拌均匀后，再加入0.5毫升0.5摩尔浓度的三氯化铁水溶液，搅拌均匀，制得含铁0.45％(重量)的煤样，直接放入25毫升加氢反应器中，在室温充氢至7MPa，封闭。将反应器放入400℃流化床加热炉，反应30分钟取出，在水中迅速冷却至室温。打开反应器放出气体，用四氢呋喃将反应器中的液体和固体物质洗出，回流、过滤、残渣称重，得到51％(daf，干燥无灰基)的总转化率。

实施例2