一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用。合成方法包括以下步骤：将氨水与铁系化合物并流沉淀，期间通入气体进料；气体进料结束后，将浆液离心分离，刮出滤饼；干燥滤饼并研磨，得到改善煤液化性能用催化剂，放入干燥器中保存。该催化剂用于催化煤液化反应，具体过程为：将块状煤进行分离，并磨成煤颗粒，并将煤颗粒分散在水中形成煤浆；将催化剂加入煤浆中，进行煤液化反应。与现有技术相比，本发明专利技术通过将氨水与铁系化合物进行处理后，使其具有改善煤液化性能的效果，进而探究工艺条件的优化范围，使其具有实际的工业价值及应用价值。值及应用价值。值及应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用


[0001]本专利技术涉及煤液化
，具体涉及一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用。

技术介绍

[0002]煤直接液化是高效洁净利用低变质煤资源的重要技术途径，也是保障国家能源安全的重要煤化工技术之一。采用煤直接液化技术可生产汽油、柴油、液化石油气和喷气燃料油以及乙烯、丙烯等重要烯烃的原料。而催化剂是煤直接液化技术的核心技术，即液化催化剂的性能优劣直接决定煤直接液化工艺的经济性和可操作性。
[0003]百多年来许多研究者围绕铁系催化剂、镍钼系催化剂、固体酸催化剂及复合催化剂开展了一系列复杂的研发工作，但由于煤直接液化工艺的复杂性及许多贵金属催化剂相对较高的价格，目前只有铁系催化剂已实现工业化应用，围绕铁系催化剂的优化及其它催化剂的工业应用一直是煤直接液化领域研究的重点和热点，因而结合工艺概况及反应历程对煤直接液化催化剂及其作用机理研究进展进行汇总很有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一个而提供一种通过将氨水和铁系化合物反应得到的改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用，同时可以充分利用此种催化剂，为煤直接液化等领域做出贡献。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，该方法包括以下步骤：
[0007]将氨水与铁系化合物并流沉淀，期间通入气体进料；
[0008]气体进料结束后，将浆液离心分离，刮出滤饼；
[0009]干燥滤饼并研磨，得到改善煤液化性能用催化剂，放入干燥器中保存。
[0010]进一步地，所述的铁系化合物为硫酸亚铁。
[0011]进一步地，并流沉淀时，NH3与Fe的摩尔比为3:1。
[0012]进一步地，通入的气体为空气。用于氧化。可将进料时间设为20min，甚至以上。
[0013]进一步地，干燥滤饼的过程为：在50℃下通入空气干燥24h。
[0014]进一步地，滤饼研磨至粒径为50
‑
100μm。优选60
‑
80μm。
[0015]一种如上所述方法合成的改善煤液化性能用催化剂。
[0016]一种如上所述改善煤液化性能用催化剂的应用，该催化剂用于催化煤液化反应，具体过程为：
[0017]将块状煤进行分离，并磨成煤颗粒，并将煤颗粒分散在水中形成煤浆；煤样优选黑色且色泽较亮的煤样。
[0018]将催化剂加入煤浆中，进行煤液化反应。将催化剂浸渍在煤浆中，以便增加催化剂的分散度及与煤的接触。
[0019]进一步地，煤颗粒的粒径为0.5
‑
1mm，优选1mm；煤液化反应时，煤与催化剂用量按质量Fe/干煤＝0.01添加。
[0020]进一步地，煤液化反应时，pH值为5
‑
9，反应温度为20
‑
60℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0022](1)本专利技术通过制备出一种催化剂，降低反应活化能，使反应更容易进行，活性氢与煤的自由基碎片结合，从而加速液化反应速度，提高液化反应油产率，改善油的产品质量和降低氧耗量。使其具有实际的工业价值及应用价值，尤其是PH值在7.0左右，温度为30℃左右，催化效果最好；
[0023](2)本专利技术有效利用催化剂改善煤液化性能，从资源利用和经济角度考虑具有广阔的应用前景和市场潜力，有利于推动煤液化研究技术的发展。
附图说明
[0024]图1为实施例3中催化剂性能与温度的变化关系图；
[0025]图2为实施例3中催化剂性能与pH值的变化关系图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0027]一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用，具体如下：
[0028](1)将块状煤进行手选分离，并用球磨机磨成煤颗粒；煤样优选黑色且色泽较亮的煤样。煤颗粒磨至0.5
‑
1mm左右。优选磨至1mm的煤颗粒。
[0029](2)将氨水与铁系化合物并流沉淀，通入气体进料；铁系化合物为硫酸亚铁。气体为通入空气氧化。并且可将进料时间设为20min。
[0030](3)进料结束后，将浆液离心分离，刮出滤饼；滤饼需在50℃下通入空气干燥24h。也可以用氮气进行干燥。
[0031](4)干燥滤饼并研磨，得到改善煤液化性能用催化剂，放入干燥器中保存；需研磨至50
‑
100μm。优先控制在60
‑
80μm。
[0032](5)对催化剂在不同pH值及温度进行了煤液化性能测试。测试之前需将催化剂浸渍在煤浆中，以便增加催化剂的分散度及与煤的接触。液化实验条件：氢气初压10MPa，反应温度455℃，恒温时间1h。
[0033]在液化过程中需要通入的氢气，氢气中的氢分子被催化活化生成活性氢。液化过程中催化剂本身并不会产生任何物质，催化剂在液化过程中只是起到增加体系中的活性氢生成速率，以保证体系中有足量的活性氢，防止煤裂解的小分子自由基碎片缩聚，催化剂制备过程的改进仅能提高催化剂的性能，增加活性氢的产生速率，使得煤裂解的小分子自由基能够与足量的活性氢结合生成稳定的小分子自由基，即油和气。
[0034]煤直接液化过程，就是将煤大分子在高温下裂解，生成自由基碎片，通过外界通入氢气，氢气分子经过催化剂的作用生成活性氢，与煤自由基碎片结合生成油和气。
[0035]实施例1
[0036]一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用，具体如下：
[0037](1)将块状煤进行手选分离，并用球磨机磨成煤颗粒；煤样优选黑色且色泽较亮的煤样。煤颗粒磨至1mm的煤颗粒。
[0038](2)将氨水与硫酸亚铁并流沉淀，通入空气进料，通气时间为2h。并流沉淀时，NH3与Fe的摩尔比为3:1。
[0039](3)进料结束后，将浆液离心分离，刮出滤饼；滤饼需在50℃下通入空气干燥24h。也可以用氮气进行干燥。
[0040](4)干燥滤饼并研磨，得到改善煤液化性能用催化剂，放入干燥器中保存；需研磨至70μm
[0041](5)对催化剂在不同pH值及温度进行了煤液化性能测试。煤与催化剂用量按质量Fe/干煤＝0.01添加。沉淀测试过程中，温度为20℃，pH值为6。
[0042]本实施例制备得到的合成催化剂，煤液化产率为54％。
[0043]实施例2
[0044]一种改善煤液化性能用催化剂及其合成方法和应用，具体如下：
[0045](1)将块状煤进行手选分离，并用球磨机磨成煤颗粒；煤样优选黑色且色泽较亮的煤样。煤颗粒磨至1mm的煤颗粒。
[0046](2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将氨水与铁系化合物并流沉淀，期间通入气体进料；气体进料结束后，将浆液离心分离，刮出滤饼；干燥滤饼并研磨，得到改善煤液化性能用催化剂，放入干燥器中保存。2.根据权利要求1所述的一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，所述的铁系化合物为硫酸亚铁。3.根据权利要求1所述的一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，并流沉淀时，NH3与Fe的摩尔比为3:1。4.根据权利要求1所述的一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，通入的气体为空气。5.根据权利要求1所述的一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，干燥滤饼的过程为：在50℃下通入空气干燥24h。6.根据权利要求1所述的一种改善煤液化性能用催化剂的合成方法，其特征在于，滤饼研磨至粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺华林，钱文超，穆晓银，潘艳婕，陈佳豪，崔璐璐，韩生，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：