一種乳液法制備煤加氫直接液化中準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)均質(zhì)催化劑的制備方法，具體地說(shuō)，是一種采用乳液法制備煤 加氫直接液化中準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 準(zhǔn)均質(zhì)催化是指納米粒子均勻分散在溶劑中形成準(zhǔn)均相體系用于催化各種化學(xué) 反應(yīng)。由于其粒徑達(dá)到納米級(jí)，故在煤炭和溶劑制成的懸浮液中不易分層，且具有足夠大的 表面積，使催化劑與煤加氫液化時(shí)更易接觸，使催化劑顆粒和溶劑能進(jìn)入到煤的微小孔隙 中，從而提高煤加氫液化產(chǎn)率。
[0003] 文獻(xiàn)之一?！禨olid Fuel Chemistry》2007. Ns · L 31~37 由 L.A. Zokel'發(fā)表的 "Basics of Synthesis and Application of Pseudo homogeneous Coal and Petroleum Feedstock Hydrogenation Catalysts" 一文，以沸點(diǎn)超過(guò)260°C的西伯利亞石油的蒸餾殘 渣為分散介質(zhì)，水相濃度為200g/L的仲鉬酸鋁溶液按照10%的量(體積量）倒入分散介質(zhì)， 并在分散器中進(jìn)行乳化，乳狀液形成的催化劑顆粒形狀接近球形，直徑約〇. 02-1微米，用 于重質(zhì)油輕質(zhì)化實(shí)驗(yàn)中，92. 8%重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油。
[0004] 文獻(xiàn)之二。由閆召文發(fā)表的"鐵基準(zhǔn)均相催化劑的制備及其在煤直接液化中的應(yīng) 用"（《現(xiàn)代化工》)，以四氫萘為油相，采用乳液法制備出了相貌為類(lèi)球形、大小IOOnm左右 的FeS催化劑，應(yīng)用于煤直接液化中，油產(chǎn)率71. 75%，轉(zhuǎn)化率92. 15%。
[0005] 準(zhǔn)均相催化結(jié)合了均相和多相催化的優(yōu)點(diǎn)，這是準(zhǔn)均相催化具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的根本 原因。均相催化劑的活性位均一，可以對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子水平上的設(shè)計(jì)，活性和選擇 性通常很高，但缺點(diǎn)為催化體系難以分離和循環(huán)使用，催化劑的壽命往往較短；多相催化， 通常催化劑為多孔固體，反應(yīng)物為液體或氣體，優(yōu)點(diǎn)就是反應(yīng)結(jié)束后易從反應(yīng)體系中分離， 催化劑可以循環(huán)使用，缺點(diǎn)是催化效率較均相催化劑低。結(jié)合均相和多相催化劑的優(yōu)點(diǎn)，制 備出近似于均相的體系一一準(zhǔn)均相體系，有利于反應(yīng)物和催化劑之間的充分接觸，有利于 反應(yīng)中的傳質(zhì)和傳熱，從而提高催化效率。
[0006] 準(zhǔn)均相催化體系，它的一個(gè)基本特征，催化劑納米粒子均勻分散在液體介質(zhì)中形 成穩(wěn)定的準(zhǔn)均相體系。這一點(diǎn)是得到高效催化性能的關(guān)鍵所在，因此，要盡可能避免催化劑 納米粒子的聚沉。通常情況下，納米粒子由于其相互之間存在分子（或粒子）間的范德華 作用力，在熱力學(xué)上有自發(fā)聚集的傾向。為此，通常在油水混合體系中，加入某種穩(wěn)定劑， 使催化劑納米粒子能夠均勾分散在液體介質(zhì)中。本發(fā)明中加入的乳化劑Span80-Tween80 起著使油相與水相混合體系中穩(wěn)定劑的作用，確保了催化劑納米粒子均勻分散在液體介質(zhì) 中，同時(shí)乳化劑Span80-Tween80還有著調(diào)控催化劑納米粒子的粒徑和形貌的重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種制備煤加氫直接液化中準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑的方法。本 發(fā)明與其他工藝相比具有制備催化劑反應(yīng)條件溫和、工藝簡(jiǎn)單及煤加氫液化催化效果好等 優(yōu)點(diǎn)。
[0008] 本發(fā)明技術(shù)方案為：采用乳液法制備準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑，催化劑粒子大小控制在 IOOnm以內(nèi)，球形形貌，用于煤加氫液化中，油產(chǎn)率和轉(zhuǎn)化率相對(duì)商用Fe2O3提高分別提高了 4%、2%。以洗油、Span80-Tween80分別為乳液油相、乳化劑相，以鐵鹽溶液、硫化鈉溶液為乳 液水相，水相加入量為1重量份至3重量份；油相加入量為9重量份至7重量份，復(fù)配乳化 劑Span80與Tween80的加入量占油水體系質(zhì)量10%~40%，復(fù)配乳化劑Span80與Tween80的 HLB值5. 0~8. 0,控制高剪切混合乳化機(jī)攪拌速率3000~9000r/min，操作溫度10~50°C，攪拌 時(shí)間10~30min，分別制備出催化劑前驅(qū)體鐵鹽乳液，硫化鈉乳液。再將鐵鹽乳液以一定速 率加入硫化鈉乳液中，攪拌反應(yīng)時(shí)間10~30min，即可制得準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑。
[0009] 本發(fā)明有益效果： (1)本發(fā)明所述準(zhǔn)均相催化結(jié)合了均相和多相催化的優(yōu)點(diǎn)，制備出近似于均相的體 系--準(zhǔn)均相體系，有利于反應(yīng)物和催化劑之間的充分接觸，有利于反應(yīng)中的傳質(zhì)和傳熱， 從而提尚催化效率。
[0010] (2)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，催化劑制備溫度為10~50°C、攪拌時(shí)間10~30min、攪拌混合 速率3000~9000r/min下就能發(fā)生，因而降低了生產(chǎn)成本和生產(chǎn)能耗。
[0011] (3)本發(fā)明以洗油為原料，有著雙重作用與身份，一則用于催化劑制備過(guò)程中的油 相，二則價(jià)格低廉，用于煤加氫液化中的供氫溶劑，降低生產(chǎn)成本。
[0012] (4)本發(fā)明所用原料價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單、工藝流程短、節(jié)能減排、綠色環(huán)保、過(guò)程 易控制和易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1為制備出的催化劑TEM表征圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 以下結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)介紹本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)和所產(chǎn)生的有益效果，以幫助閱讀者 更好地理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，但不能理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施范圍的限定。
[0015] 實(shí)施例1 采用乳液法制備準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑并用于煤加氫液化中，步驟如下： 第一步，在1號(hào)與2號(hào)容器中分別稱(chēng)取洗油9重量份，分別加入復(fù)配乳化劑 Span80-Tween80占油水體系質(zhì)量17%、23%，復(fù)配乳化劑Span80與Tween80的HLB值分別為 7. 3、6. 5; FeSO4溶液及Na 2S溶液均為1重量份且均為0. 20mol/L，分別加入到1號(hào)和2號(hào)容 器中，控制高剪切混合乳化機(jī)攪拌速率7000r/min，操作溫度30°C，攪拌時(shí)間15min，分別制 得催化劑前驅(qū)體鐵鹽乳液及硫化鈉乳液，待用。第二步，將鐵鹽乳液以一定速率加入硫化鈉 乳液中，攪拌混合速率7000r/min、攪拌反應(yīng)時(shí)間15min，即可制得準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑。第三 步，將制備的催化劑用于煤加氫液化中，反應(yīng)溫度430°C、氫初壓7 MPa，得油產(chǎn)率75. 31%和 轉(zhuǎn)化率96. 78%。
[0016] 實(shí)施例2 采用乳液法制備準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑并用于煤加氫液化中，步驟如下： 第一步，在1號(hào)與2號(hào)容器中分別稱(chēng)取洗油9重量份，分別加入復(fù)配乳化劑 Span80-Tween80占油水體系質(zhì)量17%、23%，復(fù)配乳化劑Span80與Tween80的HLB值分別為 7. 3、6. 5; FeSO4溶液及Na 2S溶液均為1重量份且均為0. 20mol/L，分別加入到1號(hào)和2號(hào)容 器中，控制高剪切混合乳化機(jī)攪拌速率7000r/min，操作溫度30°C，攪拌時(shí)間15min，分別制 得催化劑前驅(qū)體鐵鹽乳液及硫化鈉乳液，待用。第二步，將鐵鹽乳液以一定速率加入硫化鈉 乳液中，攪拌混合速率7000r/min、攪拌反應(yīng)時(shí)間15min，即可制得準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑。第三 步，將制備的催化劑用于煤加氫液化中，反應(yīng)溫度435°C、氫初壓7 MPa，得油產(chǎn)率76. 21%和 轉(zhuǎn)化率96. 90%。
[0017] 實(shí)施例3 采用乳液法制備準(zhǔn)均質(zhì)鐵基催化劑并用于煤加氫液化中，步驟如下： 第一步，在1號(hào)與2號(hào)容器中分別稱(chēng)取洗油9重量份，分別加入復(fù)配乳化劑 Span80-Tween80占油水體系質(zhì)量17%、23%，復(fù)配乳化劑Span80與Tween80的HLB值分別為 7. 3、6. 5;