[发明专利]一种煤加氢液化铁基催化剂的预处理方法

说明书

本发明公开了一种煤加氢液化铁基催化剂的预处理方法。其中，该方法涉及将新鲜的铁基催化剂与预处理调整剂混合，然后在特定预处理气流及其压力等条件下对催化剂进行预处理，提高催化剂的初始活性。本发明的预处理方法条件可控，且处理后的催化剂具有最佳初始活性，从而可以降低催化剂的用量，降低反应压力，提高煤加氢液化过程经济性。

技术领域

本发明涉及铁基催化剂的预处理方法，具体涉及一种煤加氢液化铁基催化剂的预处理方法。

背景技术

煤加氢液化是在一定温度、压力、催化剂和溶剂油的作用下，将固体的煤转化为液体燃料的过程，是煤炭高效清洁利用的技术方向之一。其中，煤热解产生的自由基与催化剂活化的活性氢结合得到稳定的小分子油品，其过程的关键在于提高催化剂的活性，以提供充足的活性氢。

铁基催化剂具有原料来源丰富、价格低廉、环境友好等优点，具有广阔的工业应用前景。但是由于铁基催化剂的加氢能力较低，通常会采用改善分散性能、添加少量高加氢能力的金属助剂等方法提高催化剂的活性。例如，中国专利CN1274415C将亚铁盐溶液加入到煤粉上，再加入碱性溶液，制得载有Fe(OH)₂沉淀的煤浆，再用空气或氧气氧化成γ-FeOOH，因亚铁盐被吸附分散在煤颗粒表面，因此制备的Fe(OH)₂、γ-FeOOH粒子不容易聚集长大，由此具有较高的活性。中国专利申请CN108970614A首先将铁盐预先沉淀得到初级沉淀物，再通过喷雾的方式将初级沉淀物雾化成微小液珠，负载于固体载体上，使活性前驱体在固体载体上的负载均匀度大幅提高，从而具有较高的煤液化催化活性。同时，中国专利CN105170155B公开了一种改性赤泥用于煤直接液化的催化剂制备方法，通过在改性赤泥中添加Ni、Mo、Co、W等助剂提高催化剂的活性。中国专利CN102895973B将天然红土镍矿或其他含铁矿石为原料，以人工的方法将含有Ni、Mo、Co等过渡金属元素活性组分负载在铁矿石上，形成复合型煤液化催化剂，从而改善该催化剂的催化活性。

通过上述改善催化剂活性组分的分散度及添加高加氢活性金属助剂的方法虽然在一定程度上可以提高催化剂的活性，但是从催化原理的角度分析，催化剂的催化活性取决于催化剂的物相，煤液化过程中主要的活性物相为Fe_1-xS。不同制备方法所得的Fe(OH)₃、Fe(OH)₂、FeOOH、Fe₂O₃、Fe₃O₄、Fe_1-xC等相态的催化剂在煤液化工艺的实际使用中，通常会加入含硫物质(如硫磺、硫醚等)作为助催化剂在液化反应器中原位生成Fe_1-xS。硫铁矿等硫化相态的催化剂在煤液化反应过程中会被H₂还原，生成Fe_1-xS。

催化剂活性相在液化反应过程中原位形成的方法看似简单、经济，但是催化剂物相的调变过程与煤加氢液化反应在同一反应器内同时进行，本发明人发现两个过程所需的最佳条件难以在同一反应器中同时实现，催化剂初始活性及对应的初始加氢能力均较低。由于煤热解初期的自由基浓度极高，此时自由基的快速有效稳定可提高煤转化率、液化油收率。此外，煤灰分中碱金属等对催化剂加氢活性有一定的抑制作用，可以导致催化剂的快速失活。然而，如果通过增加催化剂和助催化剂添加量来提高反应初期的活性氢含量，不仅会带来液化残渣及液化尾气处理成本的增加，还有可能造成产品品质的降低。

因此，本发明人发现，作为降低催化剂用量、提高过程经济性的有效方式，有必要对新鲜催化剂进行预处理以在获得高活性初始结构和相态后，再送入反应器。然而，现有技术中公开的催化剂预处理工艺鲜有涉及煤加氢液化催化剂的预处理方法。

发明内容