[发明专利]一种煤油共液化铁基催化剂

说明书

本发明公开了一种煤油共液化铁基催化剂，该催化剂采用纳米级的α‑FeOOH为主要活性组分，掺杂少量次要活性元素Ni、Co，并通过加入少量的Al、Zn元素增加FeOOH的分散度，提高催化剂的整体活性。同时，以大比表面积的活性炭作为载体，进一步分散催化剂活性组分，使其在煤油共液化反应中表现出高的催化活性，并延长其在煤油共液化反应中的寿命。在以催化裂化油浆为溶剂的煤液化反应中，本发明催化剂各组分共同作用，表现出良好的催化性能，且能够吸附原料中的金属杂质和反应过程中产生的结焦前驱物，有效防止反应器内壁及内构件上产生结焦堵塞。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种以催化裂化油浆为溶剂、催化活性高、寿命长的煤油共液化铁基催化剂。

背景技术

低碳、绿色、清洁、高效发展已成为新一轮国际经济增长点和竞争焦点，其核心是建立高能效、低排放的发展模式。煤液化技术在二氧化碳的排放、资源综合利用、煤炭清洁利用方面具有优势，因此，在低煤价下发展煤液化技术是未来煤化工发展的一个重要领域，其中煤直接液化技术是当代煤液化技术的主要方面。

煤直接液化技术是将煤粉与液化溶剂(重劣质油、煤液化自产溶剂油、多环芳烃等)在高温高压下转化为轻质油品，其中催化剂是煤直接液化技术的关键因素之一，是增强煤直接液化技术竞争力的一个着力点。

目前国内外在重劣质油轻质化及煤直接液化方面，催化剂研究主要针对三类催化剂体系，分别是Ni、Co、Mo和W等金属元素为活性组分的油溶性催化剂；氯化锌、氯化锡等弱Lewis酸为主的水溶性催化剂；以及Fe基可弃型催化剂。由于煤直接液化工艺条件决定了其核心反应器中催化剂与反应物一次性通过，并且催化剂进入反应残渣直接排出装置。因此考虑到催化剂成本及整体技术的经济效益，及后续残渣的排放处理，该技术中目前工业化应用的催化剂以Fe基可弃型催化剂为主。

随着国内外煤液化技术的不断推广及应用，铁基可弃型催化剂的研发越来越广泛，以研究活性组分为FeOOH的煤液化催化剂为主。专利CN1579623A和CN1778871A公开发表了一种通过碱溶液与亚铁盐反应再氧化得到负载于煤颗粒上的纳米γ-FeOOH催化剂，该催化剂具有良好的活性。专利CN104096563A公开发表了一种参入结构助Si、CN104437492A公开发表了一种参入结构助剂Al和Si，并负载于煤粉或不负载的FeOOH煤液化催化剂，该催化剂的使用进一步增强了FeOOH类煤液化催化剂的活性。专利CN104888797A公开发表了一种向FeOOH中参杂Ni、Co、Mo、W等第二活性组分以及结构助剂Al、Si或Zr的催化剂。上述各个专利在催化剂活性及FeOOH的高度分散方面做了深入研究，并得出了相应成果。而在煤液化反应过程中，催化剂在该类反应中接触物包括大分子的反应物及产物、反应物所携带的机械杂质、可逆反应产生的结焦物、重金属物质等，催化剂与这些物质的接触很容易导致催化剂失活，降低催化剂在反应器中的寿命。因此负载型的FeOOH催化剂，一方面由于载体的存在提高了活性组分FeOOH在载体表面及反应体系中的分散性，提高了催化剂与反应物之间的接触几率，提高了催化剂活性；另一方面通过载体的保护，降低了催化剂活性组分FeOOH的失活速率，延长了催化剂活性组分的催化寿命，提高了催化剂单位活性位点的转化次数，增强了催化剂活性。而煤粉作为载体时，一方面煤粉在煤液化反应体系中属于反应物，随着反应的进行，催化剂载体参与反应而转化，导致催化剂活性组分出现脱落、团聚等现象；另一方面煤粉比表面积太小，在整个反应体系中保护催化剂活性组分方面的作用非常有限。