專利名稱：一種煤熱解催化劑及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化劑及其制法，尤其是一種煤熱解催化劑及其制法。
背景技術(shù)：
煤炭是我國的主要能源。煤熱解工藝是煤炭在氣化、燃燒或其它方法利用前，在相對(duì)溫和條件下將煤中富氫組分以液體和氣體的形式提取出來，從而提高煤炭的利用效率。傳統(tǒng)煤熱解過程存在焦油產(chǎn)率低、焦油中重質(zhì)組分含量高等問題。煤熱解過程中焦油的形成與煤中有機(jī)大分子受熱裂解以及裂解自由基的穩(wěn)定性有關(guān)。在熱解過程中，所形成的自由基能和小分子物質(zhì)結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂?；此外，自由基與自由基間的結(jié)合也可能轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂?，也可能重新轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠓肿右怨腆w半焦的形式存在。因此，在煤熱解過程中，使裂解自由基穩(wěn)定是提高焦油產(chǎn)率的有效途徑就是在反應(yīng)工藝生成額外的小分子自由基。通常，煤干餾的氣體中含有約40%的氫氣和20-30%的甲烷，而甲烷在催化劑的作用下，能產(chǎn)生包含甲基和亞甲基等自由基基團(tuán)(《Journal of Physical Chemical A》(1982年102卷第 10568-10571頁))，如果這些自由基基團(tuán)和煤熱解過程中產(chǎn)生的自由基以及小分子物質(zhì)接觸，則可以轉(zhuǎn)變?yōu)榻褂停瑥亩岣呙簾峤膺^程中焦油的產(chǎn)量?！禙uel》雜志(1994年73卷第 536頁)報(bào)道了一種LiO2催化劑，在580°C的反應(yīng)溫度下，于CH4-N2O氣氛下煙煤熱解的液體產(chǎn)率高于相同條件下N2氣氛下的液體產(chǎn)率。但這種金屬鋰氧化物具有較高的活性，遇水會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。此外，該催化劑的壽命較短，運(yùn)輸、保存以及再生均較困難，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高煤熱解制焦油收率的煤熱解催化劑及其制法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之一的一種煤熱解催化劑，包括主活性組分O. 5wt% 15wt%， 載體，余量；所述主活性組分為鉬、鈀、釕、銠和鎳中的一種或幾種，所述載體為三氧化二鋁、 二氧化硅、二氧化鈦中的一種或其中兩種的混合物。所述煤熱解催化劑還包括助活性組分O. 2wt % 15wt %，所述助活性組分為鎂、 鈰、鋯、鑭、鈷等金屬中的一種或幾種。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的之二的一種煤熱解催化劑的制法，包括如下步驟(I)采用浸潰法或共沉淀法在載體上浸潰或沉淀主活性組分；(2)然后經(jīng)干燥后，先在400 600°C焙燒2 6小時(shí)；(3)進(jìn)一步升高溫度在650 1200°C焙燒4 8小時(shí)制備而成。所述步驟⑵和步驟⑶之間還有一個(gè)浸潰或沉淀助活性組分步驟步驟⑵焙燒后的化合物冷卻，然后采用浸潰法或沉淀法在上述化合物上浸潰或沉淀助活性組分，然后重復(fù)步驟(2)。所述步驟(2)的干燥溫度是100 140°C，干燥時(shí)間為10 14小時(shí)。本發(fā)明的一種煤熱解催化劑的有益效果如下
本發(fā)明的一種煤熱解催化劑，在煤熱解產(chǎn)生的混合氣或者由外部引入的天然氣混合氣為反應(yīng)氣先經(jīng)過該催化劑床層，然后由風(fēng)機(jī)循環(huán)到煤熱解反應(yīng)器中以提高煤熱解制焦油的收率；在該催化劑存在的條件下，以煤熱解產(chǎn)生的混合氣或由外部引入的天然氣混合氣或由這兩者組成的混合氣經(jīng)過催化劑床層活化后，替代常規(guī)的加氫熱解所用氫氣，能夠提高煤熱解焦油的產(chǎn)率。該催化劑不但能夠降低煤熱解成本，而且能夠明顯提高相同條件下加氫煤熱解焦油的產(chǎn)率，并且催化劑壽命長(zhǎng)、能夠再生。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例如下催化過程在固定床反應(yīng)器上進(jìn)行，反應(yīng)器內(nèi)徑為25mm，長(zhǎng)度700mm。實(shí)驗(yàn)用煤50 克，沿氣流方向，上層為催化劑床層，中層為石英砂隔層，下層為煤層。熱解生成的液體產(chǎn)物由反應(yīng)器出口帶出反應(yīng)器，用_17°C的冷阱收集，采用離心的方法分離油和水。通過稱重計(jì)算焦油和半焦收率。實(shí)施例I :本實(shí)施例的催化劑為Ru/A1203催化劑，Ru金屬的含量為O. 5wt%，采用浸潰法制備:在20-40目的Al2O3上浸潰O. 5wt%^T (釕的氯化物鹽，RuCl3. H2O)，120°C干燥24小時(shí)， 然后在500±10°C焙燒4小時(shí)，進(jìn)一步升高溫度在700±20°C焙燒6小時(shí)制備而成。700°C 下H2氛圍下還原30min ;催劑用量為10克。熱解條件溫度700°C，反應(yīng)時(shí)間2. 5小時(shí)，壓力2. 5Mpa，反應(yīng)氣為700ml的CH4和700ml的CO2氣體由反應(yīng)器入口進(jìn)入。對(duì)比例I 同上述實(shí)施例1，無催化劑，熱解條件溫度700°C，反應(yīng)時(shí)間2. 5小時(shí)，壓力 2. 5Mpa，反應(yīng)氣為700ml/min的CH4和700ml/min的CO2氣體由反應(yīng)器入口進(jìn)入。實(shí)施例I和對(duì)比例I的結(jié)果如下表實(shí)施例I和對(duì)比例I的結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種煤熱解催化劑，包括主活性組分O. 5wt% 15wt%,載體,余量；所述主活性組分為鉬、鈀、釕、銠和鎳中的一種或幾種，所述載體為三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鈦中的一種或其中兩種的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤熱解催化劑，其特征在于所述煤熱解催化劑還包括助活性組分O. 2wt% 15wt%,所述助活性組分為鎂、鋪、錯(cuò)、鑭、鈷等金屬中的一種或幾種。
3.—種權(quán)利要求I或2所述的煤熱解催化劑的制法，包括如下步驟(1)采用浸潰法或共沉淀法在載體上浸潰或沉淀主活性組分；(2)然后經(jīng)干燥后，先在400 600°C焙燒2 6小時(shí)；(3)進(jìn)一步升高溫度在650 1200°C焙燒4 8小時(shí)制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤熱解催化劑的制法，其特征在于所述步驟(2)和步驟(3) 之間還有一個(gè)浸潰或沉淀助活性組分步驟步驟(2)焙燒后的化合物冷卻，然后采用浸潰法或沉淀法在上述化合物上浸潰或沉淀助活性組分，然后重復(fù)步驟(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的煤熱解催化劑的制法，其特征在于所述步驟(2)的干燥溫度是100 140°C，干燥時(shí)間為10 14小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種能夠提高煤熱解制焦油收率的煤熱解催化劑及其制法。本發(fā)明的一種煤熱解催化劑，包括主活性組分0.5wt％～15wt％，載體，余量；所述主活性組分為鉑、鈀、釕、銠和鎳中的一種或幾種，所述載體為三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鈦中的一種或其中兩種的混合物。本發(fā)明的一種煤熱解催化劑，在煤熱解產(chǎn)生的混合氣或者由外部引入的天然氣混合氣為反應(yīng)氣先經(jīng)過該催化劑床層，然后由風(fēng)機(jī)循環(huán)到煤熱解反應(yīng)器中以提高煤熱解制焦油的收率，該催化劑不但能夠降低煤熱解成本，而且能夠明顯提高相同條件下加氫煤熱解焦油的產(chǎn)率，并且催化劑壽命長(zhǎng)、能夠再生。
文檔編號(hào)C10B53/00GK102580726SQ20121003165
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月13日
發(fā)明者史雪君, 吳道洪 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司