α-Fe在煤直接液化中的应用以及煤直接液化的方法技术

本发明专利技术涉及煤化工及清洁能源技术领域，公开了α

【技术实现步骤摘要】
α
‑
Fe在煤直接液化中的应用以及煤直接液化的方法


[0001]本专利技术涉及煤化工及清洁能源
，具体涉及α
‑
Fe在煤直接液化中的应用以及煤直接液化的方法。

技术介绍

[0002]我国煤炭资源丰富，利用煤炭液化制油可以减少原油对外依存度。目前煤直接液化工艺主要分为单反应器液化工艺和多反应器液化工艺(通常是双反应器)。一般来说，单反应器液化工艺的工艺流程短，操作简单，但是可能导致煤液化加氢深度不足，尤其是煤大分子向沥青质转化后其进一步加氢解聚受到限制。双反应器液化工艺相对延长了物料停留时间并加强了煤浆、氢气、催化剂之间的接触，对煤大分子加氢解聚的效果更好，有利于提高煤的整体液化性能。然而，双反应器工艺通常采用两个以完全相同的条件进行液化反应的反应器串联组成，主要目的在于延长反应时间，从而提高加氢深度。而对于低阶煤来说，尤其是高含氧褐煤等高反应活性煤中赋存大量的弱稳定结构，例如羧基、醚键、甲氧基、乙基等，这些结构在300
‑
400℃时会发生显著分解并产生大量自由基，在此阶段煤的大分子结构也逐渐解聚，从而产生以聚合芳烃为主的沥青质。因此，对于低阶煤而言，煤液化温度应更加缓和，过快的升温速率和长时间的高温液化反应可能导致反应过度从而造成结焦，不仅降低了煤液化的转化率，而且还对设备产生不利影响，缩短了设备的运行周期。
[0003]此外，现有的煤直接液化催化剂通常以铁基催化剂为主，主要通过降低催化剂粒径，提高分散度来提高催化剂活性，降低催化剂用量。但是这些催化剂局限于铁元素衍生物种的催化活性，对芳环的加氢效果还有待提高。另外，现有煤直接液化铁基催化剂，，一般需要过量硫元素的添加以保证形成磁黄铁矿活性相才能发挥催化作用，过量的硫元素无疑增加了液化主要产物油品及液化残渣中的硫含量，这对油品精制及液化残渣的进一步利用如气化、热解及液化残渣制备沥青等产生不利影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的现有煤直接液化催化剂的加氢效果有待提高且需要(额外添加的)硫元素配合，同时现有煤直接液化方法的加氢深度仍有不足等问题，提供α
‑
Fe在煤直接液化中的应用以及煤直接液化的方法。本专利技术提供的技术方案中，以α
‑
Fe为催化剂催化煤直接液化反应，且在使用α
‑
Fe时无需添加硫元素，同时配合本专利技术提供的煤直接液化方法，能够进一步有效促进低阶煤的液化转化，提高其液化转化率和油产率，防止高温过度反应的结焦问题，延长了反应运行周期。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供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。
[0006]本专利技术第二方面提供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，所述催化剂为如前所述的煤直接液化催化剂。
[0007]通过上述技术方案，本专利技术能够取得如下有益效果：
[0008](1)本专利技术提供的煤直接液化催化剂(α
‑
Fe)的制备方法简单，催化活性高，该催化剂有利于芳环加氢，促进煤大分子结构加氢解聚，促进沥青质向油转化，从而提高了煤液化转化率和油产率。
[0009](2)本专利技术提供的煤直接液化催化剂无需(额外添加的)硫的配合，在使用过程中减少了硫的添加，从而降低了液化残渣的硫含量，有利于液化残渣的进一步利用，同时还减少了气相产物中的硫化氢等含硫气体的含量，减少了含硫气体对环境、设备、人员的伤害，还降低了尾气处理成本。同时，降低了油品中的硫化合物含量，从而有利于油品的进一步精制。
[0010](3)本专利技术提供的煤直接液化催化剂配合本专利技术的优选煤液化方法，能够防止煤液化高温过度反应结焦，尤其适合低阶煤液化使用。
附图说明
[0011]图1是实施例1中获得的α
‑
Fe的XRD图。
[0012]图2是实施例1中的液化残渣的XRD图。
具体实施方式
[0013]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0014]本专利技术的专利技术人在研究的过程中巧妙地发现，采用α
‑
Fe作为液化反应催化剂用于煤直接液化中时，有利于芳环加氢，促进煤大分子结构加氢解聚，促进沥青质向油转化，从而提高煤液化转化率和油产率。而且，采用α
‑
Fe作为催化剂还无需添加硫元素配合，减少了煤液化过程的硫添加含量，降低了液化产品油和液化残渣中的硫含量，缓解油品精制条件苛刻度，提高了液化残渣的利用率如气化、热解及液化残渣制备沥青等，提升了煤直接液化工艺整体经济性。，。
[0015]基于上述发现，本专利技术一方面提供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。
[0016]为了提高α
‑
Fe的分散性，进而提高在煤直接液化反应中α
‑
Fe的催化活性，根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述α
‑
Fe的粒径为0.01
‑
1μm，优选为0.05
‑
0.1μm。
[0017]“α
‑
Fe”是指通过铁氧化物的原位还原反应生成的α构型Fe单质，本专利技术中用作液化反应催化剂的α
‑
Fe可以是商购获得的具有上述特征的α
‑
Fe产品，也可以是根据现有技术自行制备获得的相关产品。
[0018]本专利技术对于制备所述α
‑
Fe的方法没有特别限制。根据本专利技术的一种优选实施方式，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。
[0019]根据本专利技术的优选实施方式，其中，所述还原性气体选自H2和/或CO，优选为H2。
[0020]根据本专利技术的优选实施方式，其中，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。
[0021]优选地，所述铁氧化物的粒径为0.01
‑
1μm，优选为0.05
‑
0.1μm。
[0022]根据本专利技术的优选实施方式，其中，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。
[0023]本专利技术提供的制备方法中，对于原料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵润泽，高山松，王洪学，舒歌平，杨葛灵，
申请(专利权)人：中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，
类型：发明
国别省市：