[发明专利]煤催化气化用催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤催化气化技术领域，具体而言，涉及一种煤催化气化用催化剂的制备方法。

背景技术

煤催化气化是煤炭洁净高效利用的一种重要途径，是指煤在一定温度条件下，通过催化剂的催化作用生成富甲烷气体的气化过程。目前，煤催化气化技术通常采用K₂CO₃或KOH等钾基催化剂催化气化反应生成富甲烷气体。但是，一方面，钾基催化剂一般都是强碱性化合物，在气化过程中容易和煤中矿物质发生反应生成低温共熔物，从而易使气化炉内结渣，降低了煤催化气化过程的运行稳定性及安全性；另一方面，钾基催化剂价格非常昂贵，因此在煤催化气化完成后，需要对灰渣中的钾基催化剂进行回收，以循环利用，但是，催化剂的回收工艺比较复杂，设备投资较大，且回收过程能耗、水耗较大。因此，采用钾基催化剂存在气化炉易结渣、回收工艺复杂，整个过程中成本较高等缺点。

为了克服钾基催化剂的这些缺点，现有技术中往往采用钙基催化剂，现有的钙基催化剂一般采用工业石灰石为原料，经过高温煅烧得到，但是，一方面，工业石灰石价格比较昂贵；另一方面，因为工业石灰石原料的不稳定特性，其含有SiO₂、Al₂O₃等各种杂质，致使经过煅烧后得到的氧化钙中含有部分偏硅酸钙、钙黄长石、钙长石等物质，从而导致催化活性不高，致使煤的碳转化率较低。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种煤催化气化用催化剂的制备方法，旨在解决现有钙基催化剂生产成本较高，并且，催化活性较低导致煤的碳转化率较低的问题。

一个方面，本发明提出了一种煤催化气化用催化剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

对钙质生物壳体进行预处理，得到氧化钙与碳酸钠共存的复合催化剂前驱体；对所述复合催化剂前驱体进行改性处理，得到复合催化剂。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述钙质生物壳体中，碳酸钙的重量百分比大于等于90％；碳酸钠的重量百分比为2～6％。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述对钙质生物壳体进行预处理包括：对所述钙质生物壳体依次进行清洗、干燥、研磨和煅烧。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，经过研磨后的所述钙质生物壳体的粒径小于等于150μm。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，经过研磨后的所述钙质生物壳体的粒径小于等于100μm。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，对经过研磨后的所述钙质生物壳体在预设温度和预设停留时间下进行煅烧，得到含有平均粒径为1～10μm，比表面积为3～10m³/g的纳米级氧化钙的复合催化剂前驱体。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述预设温度为500～1200℃，所述预设停留时间为0.5～3h。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述预设温度为800～1000℃，所述预设停留时间为1～2h。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述对复合催化剂前驱体进行改性处理包括：在预设温度、预设时间以及预设气流下，将所述复合催化剂前驱体的90％以上分散于具有挥发性的醇类中并使所述醇类在所述复合催化剂前驱体表面形成保护膜。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述预设温度为20～100℃，所述预设时间为10～90min，所述预设气流为惰性气体形成的气流。

进一步地，上述煤催化气化用催化剂的制备方法中，所述预设温度为40～60℃，所述预设时间为20～60min，所述惰性气体为氮气或氩气。

本发明中，选用钙质生物壳体作为催化剂原料，与现有技术中以工业石灰石为原料制备钙基催化剂的方法相比，原料易得、成本低廉且避免了废弃的钙质生物壳体对生态环境的污染。同时，由于钙质生物壳体中杂质较少，对钙质生物壳体依次进行预处理和改性处理后获得的复合催化剂中，活性成分氧化钙和碳酸钠的纯度和催化活性较高，进而提高了煤的碳转化率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的煤催化气化用催化剂的制备方法的流程示意图。