[发明专利]一种油溶性铁基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，公开了一种油溶性铁基催化剂及其制备方法和应用。本发明将铁盐溶液和脂肪酸盐溶液混合，加热进行反应；反应结束后静置分层，将上层有机相洗涤、干燥，得到油溶性铁基催化剂。本发明的催化剂易溶于油性溶剂中，分散性好，增强了催化剂在反应中的催化作用。本发明以芳烃混合溶剂作为供氢溶剂，相较于传统的四氢萘作为溶剂，提高了供氢效率，并降低了供氢成本，且反应后的溶剂易于回收。相较于传统催化剂，本发明反应后煤中的灰分降低，煤中全硫含量较低；且制备方法简单、无污染，适合大规模生产，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种油溶性铁基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着钢铁行业回暖，对炼焦煤的需求量逐渐提高。在煤炭储量中存在大量的不粘煤、弱粘煤等非炼焦用煤，主要用于动力煤和民用燃料，对环境的污染较大且利用效率低。T.A.库哈连科在研究烟煤的性质的时候提出在较低温度、较低压力下对高变质煤和低变质煤进行轻度加氢，可使其塑性、焦油产率、挥发分等趋向于中等变质程度的肥煤。对于不粘和弱粘煤的提质利用有着重要的意义，也有利于煤炭的清洁高效利用。

煤的加氢增塑技术是目前受到广泛关注的技术，目前在低阶煤加氢增塑中应用的催化剂主要以铁基催化剂为主，例如，CN101302455公开了“一种增塑低变质烟煤的方法”，以三氧化二铁作催化剂，硫磺作为助催化剂，能使低变质烟煤的粘结指数从0增加到90以上。该方法中催化剂三氧化二铁是直接和煤混匀，催化剂在煤中的分散性较差，且加入了原料煤质量1～3％的硫，会使煤中的S含量提高。CN102154049A公开了“一种利用低阶无粘结性煤改质制备炼焦煤的方法”，在超细煤粉上负载γ～FeOOH催化剂，硫磺作为助催化剂，能使无粘煤的粘结指数增加到75以上。该方法中催化剂负载到了超细煤粉上，操作复杂，工业化应用不易实现。CN111411007A公开了“一种Ca催化低阶煤加氢制炼焦煤的方法”，催化剂以Ca基为主，还添加了Fe、Ce基等催化剂，能使低阶煤的粘结指数增加到90以上，但是其反应中加入水，上述催化剂均不溶于水导致在体系中的分散性不好。

油溶性催化剂能够溶于油性溶剂，通过溶解在油性溶剂参与反应，催化剂的分散效果更好，催化效果更高且催化剂的用量也比较少。CN113492008A 公开了“煤焦油浆态床加氢工艺的复合型油溶性催化剂及其应用”制备了一种以Fe、Ni、Co、Mo等为主的复合油溶性铁基催化剂用于煤焦油加氢，但是Ni、Co、Mo无机盐的加入，增加了催化剂的成本；CN110240930A公开了“一种油溶性催化剂的制备方法”，具有良好的加氢性能和脱杂质能力，但是该催化剂会抑制生焦；CN106391111A公开了“一种油溶性催化剂及其制备方法”，用于煤化工及石油化工的裂化，且反应中无需有机溶剂和高温，但是制备方法较为复杂。

因此，如何提供一种分散性好、催化活性高且有助于煤炭加氢增塑的油溶性铁基催化剂是本领域亟须解决的问题，对于重工业发展具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油溶性铁基催化剂及其制备方法和应用，解决传统煤炭加氢增塑催化剂催化活性低、分散性不理想的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种油溶性铁基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将铁盐溶液和脂肪酸盐溶液混合进行反应；反应结束后静置分层，将上层有机相洗涤、干燥，得到油溶性铁基催化剂；

其中，所述铁盐溶液为铁盐溶于水中得到；所述脂肪酸盐溶液为脂肪酸盐溶于无水乙醇和正己烷的混合溶液中得到。

优选的，在上述一种油溶性铁基催化剂的制备方法中，所述铁盐为六水合氯化铁、九水合硝酸铁或一水合硫酸铁；所述脂肪酸盐为硬脂酸盐或油酸盐。

优选的，在上述一种油溶性铁基催化剂的制备方法中，所述铁盐和脂肪酸盐的质量比为1：2～5。