專利名稱：負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種負載型鎳基催化劑用于煤直接液化的方法，具體地，是一種在甲烷氣氛下將負載型鎳基催化劑用于煤直接液化反應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
中國石油資源匱乏，煤炭資源豐富，若將煤炭資源轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料，對于保障能源供應(yīng)，具有重大的經(jīng)濟意義和社會價值。煤的直接液化技術(shù)是指在一定的溫度、壓力、溶劑、氣氛及催化劑的存在下將煤炭 轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料及氣態(tài)烴的過程。煤的直接液化技術(shù)經(jīng)過近一個世紀的發(fā)展，有了一定的進步，但現(xiàn)有煤的直接液化工藝普遍需要使用5-10Mpa的高壓氫氣，而現(xiàn)有的工業(yè)制氫氣技術(shù)耗能較大，如水電解制氫，煤氣化制氫，以及甲烷水蒸汽重整制氫等，制氫所需成本占到整個煤直接液化總成本的約30%，若能利用其他廉價氣體來代替或減少氫氣的用量，則能夠大大降低煤直接液化的成本，使其更具有經(jīng)濟性。甲烷是目前使用量較大的富氫氣體，廣泛存在于天然氣、煤層氣、頁巖氣中，用甲烷代替氫氣用于煤的直接液化，是一種現(xiàn)實的經(jīng)濟的選擇?，F(xiàn)有US. Pat. 4687570的發(fā)明專利中，利用甲烷做氣氛，四氫萘作溶劑，在無催化劑的條件下進行煤的直接液化實驗，其溶劑和煤比為3: 1，溫度分別在控制在400°C，425°C和450°C下，相應(yīng)煤的轉(zhuǎn)化率達到72%，74%和75%。而在425°C、氫氣氣氛下得到的轉(zhuǎn)化率為74. 8%ο現(xiàn)有CN101348727A的發(fā)明專利中，將煤、溶劑、鹵素單質(zhì)及其化合物為主催化劑，硫酸或三氧化二硫為助催化劑，混合均勻，在7-12Mpa下反應(yīng)O. 5_4h，可獲得45. 53%的最高
油產(chǎn)率。還有能夠獲得的應(yīng)用于甲烷氣氛下煤直接液化的催化劑，包括Cu/SAPO-5(Fuel, 1997，76(12) :1105-1115)，經(jīng)過硫化的Ni-Mo催化劑(煤炭分析及利用，1995，3 5-9)，以及氧化鐵催化劑(Fuel, 1990, 69 (10) : 1276-1282)。上述文獻公開了一些甲烷氣氛下有/無催化劑條件下煤直接液化的工藝方法，部分催化劑效果能與氫氣氣氛下相當，但反應(yīng)都是在足量四氫萘等優(yōu)秀供氫溶劑存在的條件下進行的，而溶劑供氫相比于氣體更快，更直接。由本實驗室所做的煤的高溫快速液化反應(yīng)可知，當反應(yīng)體系中優(yōu)秀的供氫溶劑四氫萘與煤的比例達到或超過1:1時，在N2、H2、Ar氣氛下都能獲得較高的煤轉(zhuǎn)化率，因此，通過降低優(yōu)秀供氫溶劑的量才能體現(xiàn)出氣氛的供氫能力，實際工業(yè)化生產(chǎn)中也不可能使用四氫萘作煤液化溶劑，因此，提高氣氛的供氫能力更加有利于煤直接液化的工業(yè)化。眾所周知，甲烷在自然界中大量存在，但因其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，反應(yīng)活性低，如何使其在煤的直接液化反應(yīng)中活化供氫是催化領(lǐng)域的一個難題
發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)情況，本發(fā)明提供一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法。上述本發(fā)明所提供的一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，將通過以下技術(shù)方案得以實現(xiàn)
一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述方法采用的催化劑是以SAP0-34為載體，鎳的負載量為O. 5-15wt%的負載型鎳基催化劑，采用的煤直接液化的煤是50-100目的煙煤粉；煤直接液化的方法是在純甲烷氣氛下，催化劑的添加量為煤直接液化反應(yīng)用煤的2-3wt %，在反應(yīng)溫度為400-460°C，反應(yīng)時間為0. 5-1. 0h，反應(yīng)壓力為
6.0-8. OMpa，添加甲基萘和四氫萘的混合溶劑為反應(yīng)溶劑，進行煤的直接液化。在上述技術(shù)方案中，進一步的附加技術(shù)特征在于 煤直接液化所采用的煤是80目的煙煤粉。煤直接液化采用的催化劑是以SAP0-34為載體，鎳的負載量為7wt%的負載型鎳基催化劑。煤直接液化的方法是在純甲烷氣氛下，催化劑的添加量為煤直接液化反應(yīng)用煤的2wt % ;反應(yīng)溫度為450°C，反應(yīng)時間為0. 5h，反應(yīng)壓力為7. OMpa0
煤直接液化所述的甲基萘和四氫萘的體積比為3:1。實現(xiàn)本發(fā)明的一種負載型鎳基催化劑應(yīng)用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點與積極效果在于
通過在介孔分子篩SAP0-34載體上擔載Ni制備的催化劑應(yīng)用于甲烷氣氛下煤的直接液化，催化劑加入量小，反應(yīng)催化效果明顯，與氫氣氣氛下煤直接液化工藝相比，煤的轉(zhuǎn)化率高于同等條件下氫氣氛下的轉(zhuǎn)化率，液化產(chǎn)物中前浙青烯、浙青烯等重質(zhì)組分少，有利于進一步加工提質(zhì)，整個工藝方法簡單，避免了目前煤直接液化工藝中的制氫工序，提高了煤直接液化工藝的經(jīng)濟性，適合將來工業(yè)化應(yīng)用。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實驗過程對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的說明。表I是實驗所用煤樣的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)表。表I煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)表
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將煤樣用粉碎機粉碎過篩，取50 100目的煙煤粉，密封備用。一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化方法如下
(1)將28粒度小于80目的煤粉、2mL四氫萘、2mL甲基萘、O.04g催化劑(鎳的擔載量為2wt%),按照先溶劑后煤粉、催化劑的順序加入到高溫高壓反應(yīng)釜中；
(2)將上述步驟(I)所述的裝有反應(yīng)物的反應(yīng)釜密封，置換氣后充入7.OMPa的氫氣氣體，再將其放置于預(yù)熱到450°C的鹽浴爐中反應(yīng)0.5h。反應(yīng)過程中的攪拌是由反應(yīng)釜內(nèi)部的振動棒及外部的共振器完成的。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜中的產(chǎn)物分別用正己烷、苯、四氫呋喃在索氏抽提器中進行抽提分離。在本實施例中，將油氣產(chǎn)率定義為正己烷可溶物的產(chǎn)率加上氣體的產(chǎn)率；浙青烯產(chǎn)率定義為溶于苯可溶物所占的百分比減去油氣產(chǎn)率；前浙青烯產(chǎn)率定義為四氫呋喃可溶物所占的百分比減去浙青烯、油氣、殘洛產(chǎn)率；總轉(zhuǎn)化率定義為油氣、浙青烯、前浙青烯產(chǎn)率之和。
權(quán)利要求
1.一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述方法采用的催化劑是以SAP0-34為載體，鎳的負載量為O. 5-15wt%的負載型鎳基催化劑，采用的煤直接液化的煤是50-100目的煙煤粉；煤直接液化的方法是在純甲烷氣氛下，催化劑的添加量為煤直接液化反應(yīng)用煤的2-3wt %，在反應(yīng)溫度為400-460°C，反應(yīng)時間為0. 5-1. 0h，反應(yīng)壓力為6. 0-8. OMpa,添加甲基萘和四氫萘的混合溶劑為反應(yīng)溶劑,進行煤的直接液化。
2.如權(quán)利要求I所述的負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述方法采用的煙煤粉是80目。
3.如權(quán)利要求I所述的負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述方法采用的催化劑是以SAP0-34為載體，鎳的負載量為7wt%的負載型鎳基催化劑。
4.如權(quán)利要求I所述的負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述煤直接液化的方法是在純甲烷氣氛下，催化劑的添加量為煤直接液化反應(yīng)用煤的2wt % ;反應(yīng)溫度為450°C，反應(yīng)時間為0. 5h，反應(yīng)壓力為7. OMpa0
5.如權(quán)利要求I所述的負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述甲基萘和四氫萘的體積比為3:1。
全文摘要
一種負載型鎳基催化劑用于甲烷氣氛下煤直接液化的方法，其所述方法采用的催化劑是以SAPO-34為載體，鎳的負載量為0.5-15wt%的負載型鎳基催化劑，采用的煤直接液化的煤是50-100目的煙煤粉；煤直接液化的方法是在純甲烷氣氛下，催化劑的添加量為煙煤粉直接液化反應(yīng)用煤的2-3wt%，并在一定的溫度和壓力下，添加甲基萘和四氫萘的混合溶劑反應(yīng)溶劑，進行煤的直接液化。本方法反應(yīng)效果好于在氫氣氣氛下煤的直接液化，而且催化劑的用量小，制備方法簡單，液化產(chǎn)物中輕質(zhì)組分產(chǎn)率高，由于減少了制氫過程，大大提高了煤直接液化工藝的經(jīng)濟性。
文檔編號C10G1/00GK102942948SQ201210457658
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者申峻, 劉志芳, 喬建超, 熊奇, 盛清濤, 凌開成 申請人:太原理工大學(xué)