[发明专利]用于煤炭直接加氢液化的纳米分散型催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于煤炭直接加氢液化的纳米分散型催化剂及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：预粉碎：将铁金属活性组分前驱体预研磨至200目以下，得到铁基细粉。研磨和分散：将铁基细粉与分散剂、溶剂混合并高剪切预分散，得到铁基浆料。纳米化处理：利用纳米化处理设备将分散后铁基浆料中悬浮液中的固体颗粒粒径降低至纳米级别，所得到的纳米分散悬浮液即为煤直接液化催化剂。采用本发明的催化剂活性高且添加量少，生产过程不产生任何工业废水。

技术领域

本发明涉及一种煤化工领域的煤直接液化催化剂，属于煤炭化学加工领域，具体涉及一种用于煤炭直接加氢液化的纳米分散型催化剂及其制备方法。

背景技术

煤直接加氢液化是在较高的温度和压力以及溶剂和催化剂的存在下对煤进行加氢裂解，将固体的煤直接转化为液体燃料的工艺过程。此过程中，煤大分子结构的化学键首先受热分解形成自由基碎片，再与活性氢原子结合形成稳定的小分子油类。其中，体系中的活性氢主要是来源于被催化剂活化的氢气分子。可见催化剂在煤直接液化反应过程中起到非常重要的作用。据估算，催化剂费用在煤直接液化装置投资占比高达15％，因此，提高煤直接液化催化剂活性，减少其添加量，提高油收率是提高煤直接液化竞争力的有效途径。

煤直接液化催化剂的研究和应用主要集中在三种类型，第一类是以含铁的矿物、废弃物、合成物质为代表的廉价可弃型铁基催化剂。第二类是以加氢活性高的Ni、Mo、Co、W等有色金属催化剂。第三类是以SnCl₂、ZnCl₂为代表的强酸性催化剂。负载型催化剂不同的是，由于原料的劣质性，煤直接液化催化剂并不追求丰富的孔结构和比表面积，而是更多聚焦于以分散型或者均相状态加入到反应体系中。

研究认为，减少催化剂粒径和提高煤直接液化催化剂的分散度可以有效地提高煤直接液化催化剂的活性。国内处研究表明，若催化剂粒径减少一个数量级，油收率增加10％左右。现有的铁基催化剂，在线制备的催化剂粒径达到了纳米级，均匀地分散在原煤上，液化催化剂活性较好，成本低，工程放大容易，已被直接液化工业示范装置采用。但由于是单纯的铁基催化剂，从目前的运转来看，油收率偏低，液化油中沥青烯和前沥青烯含量过高，液化残渣量过高，同时，过程产生大量高盐废水，环境成本较高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种用于煤炭直接加氢液化的纳米分散型催化剂，该催化剂主要含铁金属活性组分，活性高且添加量少，生产过程不产生任何工业废水，是一种非水环保型的煤直接液化催化剂。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于煤炭直接加氢液化的纳米分散型催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)预研磨：将铁金属活性组分前驱体预研磨至200目以下，得到铁基细粉；

(2)分散：将铁基细粉与分散剂、溶剂混合并高剪切预分散，得到铁基浆料；

(3)纳米化处理：利用纳米化处理设备将分散后铁基浆料中悬浮液中的固体颗粒物粒径降低至纳米级别，所得到的纳米分散悬浮液为纳米分散型催化剂。

所述铁金属活性组分前驱体选自赤铁矿、磁铁矿、磁黄铁矿、铁矿渣、褐铁矿、黄铁矿、氧化铁、钢渣和电炉渣中的至少一种。

所述分散剂选自油酸二乙醇酰胺、油胺、油酸、油酸钠、三乙醇胺、乙二醇、三异丙醇胺和聚乙二醇中的至少一种。

所述溶剂选自脱晶蒽油、煤直接液化循环溶剂油、煤焦油、四氢萘和柴油中的至少一种。

所述纳米级别控制在50nm-1000nm。

所述分散剂所占的重量百分比为1.0-10％。

所述铁金属活性组分前驱体/分散剂和溶剂三者之间的用量比控制在(10-60)：(1-10)：(30-89)