[发明专利]α-Fe在煤直接液化中的应用以及煤直接液化的方法

权利要求书

1.α-Fe在煤直接液化中的应用，其中，α-Fe在煤直接液化过程中用作液化反应催化剂。

2.根据权利要求1所述的应用，其中，所述α-Fe的粒径为0.01-1μm，优选为0.05-0.1μm。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述α-Fe的制备方法包括：在还原性气体存在下，将铁氧化物和供氢溶剂混合并进行还原反应。

4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述还原性气体选自H₂和/或CO，优选为H₂；

和/或，所述铁氧化物选自γ-Fe₂O₃、α-Fe₂O₃和Fe₃O₄中的至少一种，优选为γ-Fe₂O₃和/或α-Fe₂O₃；

和/或，所述供氢溶剂选自四氢萘、十氢萘、二氢蒽、二氢菲和二氢芘中的至少一种，优选为四氢萘和/或十氢萘；

优选地，所述铁氧化物的粒径为0.01-1μm，优选为0.05-0.1μm；

优选地，所述铁氧化物与供氢溶剂的重量比为1：1-10，优选为1：2-8。

5.根据权利要求3所述的应用，其中，所述还原反应的条件包括：初始压力2-8MPa，反应温度300-450℃，升温速率20-100℃/min，反应时间20-80min；

优选地，所述还原反应的条件包括：初始压力4-6MPa，反应温度380-420℃，升温速率50-80℃/min，反应时间30-60min；

优选地，所述方法还包括对还原反应产物进行固液分离和干燥。

6.根据权利要求5所述的应用，其中，所述固液分离的方式选自过滤和/或离心；

和/或，所述干燥的方式包括真空干燥和/或氮气干燥；

和/或，所述干燥的条件使得干燥产物中的液体含量不超过1重量％，优选为0.1-0.5重量％

优选地，所述干燥的条件包括温度105-120℃，真空度0至-0.1MPa。

7.根据权利要求1所述的应用，其中，所述煤直接液化的原料选自低阶煤，优选为烟煤、次烟煤和褐煤中的至少一种；

优选地，所述煤的挥发分≥35重量％；

优选地，所述煤的粒度不超过0.15mm，优选不超过0.075mm。

8.一种煤直接液化的方法，其特征在于，所述方法包括将油煤浆在液化反应条件下进行液化，其中，所述油煤浆包括煤、催化剂和溶剂，所述催化剂包括α-Fe。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述催化剂中，α-Fe的含量≥95重量％；

和/或，所述液化反应体系中不含额外添加的S；

和/或，所述煤选自低阶煤，优选所述煤为烟煤、次烟煤和褐煤中的至少一种；

和/或，所述溶剂选自四氢萘、十氢萘、二氢蒽、二氢菲和二氢芘中的至少一种；

优选地，所述煤为粒径不超过0.15mm的煤粉，优选所述煤粉的粒径不超过0.075mm；

优选地，所述油煤浆中，催化剂含量占干燥无灰基煤重量的1-5重量％，优选为2-3重量％；

优选地，所述油煤浆中，煤与溶剂的用量比为30-50：70-50，优选为35-45：65-55。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述液化反应条件包括：温度420-480℃，压力4-20MPa，反应时间10-60min，升温速率10-50℃/min；

优选地，所述液化采用分段液化的方式进行，优选所述分段液化的方式包括：

低温液化阶段：温度360-430℃，压力5-20MPa，反应时间20-50min，升温速率20-40℃/min；

高温液化阶段：温度400-470℃，压力10-25MPa，反应时间20-50min，升温速率20-40℃/min；

更优选地，所述高温液化阶段的反应温度比低温液化的反应温度高40-80℃，优选高60-70℃；

更优选地，所述高温液化阶段的反应压力比低温液化阶段的反应压力高5-10MPa，优选高6-8MPa。