一种乳液法制备煤加氢直接液化中准均质铁基催化剂的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种准均质催化剂的制备方法，具体地说，是一种采用乳液法制备煤 加氢直接液化中准均质铁基催化剂的方法。
【背景技术】
[0002] 准均质催化是指纳米粒子均匀分散在溶剂中形成准均相体系用于催化各种化学 反应。由于其粒径达到纳米级，故在煤炭和溶剂制成的悬浮液中不易分层，且具有足够大的 表面积，使催化剂与煤加氢液化时更易接触，使催化剂颗粒和溶剂能进入到煤的微小孔隙 中，从而提高煤加氢液化产率。
[0003] 文献之一。《Solid Fuel Chemistry》2007. Ns · L 31~37 由 L.A. Zokel'发表的 "Basics of Synthesis and Application of Pseudo homogeneous Coal and Petroleum Feedstock Hydrogenation Catalysts" 一文，以沸点超过260°C的西伯利亚石油的蒸馏残 渣为分散介质，水相浓度为200g/L的仲钼酸铝溶液按照10%的量(体积量）倒入分散介质， 并在分散器中进行乳化，乳状液形成的催化剂颗粒形状接近球形，直径约〇. 02-1微米，用 于重质油轻质化实验中，92. 8%重质油转化为轻质油。
[0004] 文献之二。由闫召文发表的"铁基准均相催化剂的制备及其在煤直接液化中的应 用"（《现代化工》)，以四氢萘为油相，采用乳液法制备出了相貌为类球形、大小IOOnm左右 的FeS催化剂，应用于煤直接液化中，油产率71. 75%，转化率92. 15%。
[0005] 准均相催化结合了均相和多相催化的优点，这是准均相催化具有独特优势的根本 原因。均相催化剂的活性位均一，可以对催化剂的结构进行分子水平上的设计，活性和选择 性通常很高，但缺点为催化体系难以分离和循环使用，催化剂的寿命往往较短；多相催化， 通常催化剂为多孔固体，反应物为液体或气体，优点就是反应结束后易从反应体系中分离， 催化剂可以循环使用，缺点是催化效率较均相催化剂低。结合均相和多相催化剂的优点，制 备出近似于均相的体系一一准均相体系，有利于反应物和催化剂之间的充分接触，有利于 反应中的传质和传热，从而提高催化效率。
[0006] 准均相催化体系，它的一个基本特征，催化剂纳米粒子均匀分散在液体介质中形 成稳定的准均相体系。这一点是得到高效催化性能的关键所在，因此，要尽可能避免催化剂 纳米粒子的聚沉。通常情况下，纳米粒子由于其相互之间存在分子（或粒子）间的范德华 作用力，在热力学上有自发聚集的倾向。为此，通常在油水混合体系中，加入某种稳定剂， 使催化剂纳米粒子能够均勾分散在液体介质中。本发明中加入的乳化剂Span80-Tween80 起着使油相与水相混合体系中稳定剂的作用，确保了催化剂纳米粒子均匀分散在液体介质 中，同时乳化剂Span80-Tween80还有着调控催化剂纳米粒子的粒径和形貌的重要作用。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种制备煤加氢直接液化中准均质铁基催化剂的方法。本 发明与其他工艺相比具有制备催化剂反应条件温和、工艺简单及煤加氢液化催化效果好等 优点。
[0008] 本发明技术方案为：采用乳液法制备准均质铁基催化剂，催化剂粒子大小控制在 IOOnm以内，球形形貌，用于煤加氢液化中，油产率和转化率相对商用Fe2O3提高分别提高了 4%、2%。以洗油、Span80-Tween80分别为乳液油相、乳化剂相，以铁盐溶液、硫化钠溶液为乳 液水相，水相加入量为1重量份至3重量份；油相加入量为9重量份至7重量份，复配乳化 剂Span80与Tween80的加入量占油水体系质量10%~40%，复配乳化剂Span80与Tween80的 HLB值5. 0~8. 0,控制高剪切混合乳化机搅拌速率3000~9000r/min，操作温度10~50°C，搅拌 时间10~30min，分别制备出催化剂前驱体铁盐乳液，硫化钠乳液。再将铁盐乳液以一定速 率加入硫化钠乳液中，搅拌反应时间10~30min，即可制得准均质铁基催化剂。
[0009] 本发明有益效果： (1)本发明所述准均相催化结合了均相和多相催化的优点，制备出近似于均相的体 系--准均相体系，有利于反应物和催化剂之间的充分接触，有利于反应中的传质和传热， 从而提尚催化效率。
[0010] (2)本发明工艺简单，催化剂制备温度为10~50°C、搅拌时间10~30min、搅拌混合 速率3000~9000r/min下就能发生，因而降低了生产成本和生产能耗。
[0011] (3)本发明以洗油为原料，有着双重作用与身份，一则用于催化剂制备过程中的油 相，二则价格低廉，用于煤加氢液化中的供氢溶剂，降低生产成本。
[0012] (4)本发明所用原料价格低廉，操作简单、工艺流程短、节能减排、绿色环保、过程 易控制和易实现工业化。
【附图说明】
[0013] 图1为制备出的催化剂TEM表征图。
【具体实施方式】
[0014] 以下结合具体实施例详细介绍本发明的实现和所产生的有益效果，以帮助阅读者 更好地理解本发明的实质，但不能理解为对本发明实施范围的限定。
[0015] 实施例1 采用乳液法制备准均质铁基催化剂并用于煤加氢液化中，步骤如下： 第一步，在1号与2号容器中分别称取洗油9重量份，分别加入复配乳化剂 Span80-Tween80占油水体系质量17%、23%，复配乳化剂Span80与Tween80的HLB值分别为 7. 3、6. 5; FeSO4溶液及Na 2S溶液均为1重量份且均为0. 20mol/L，分别加入到1号和2号容 器中，控制高剪切混合乳化机搅拌速率7000r/min，操作温度30°C，搅拌时间15min，分别制 得催化剂前驱体铁盐乳液及硫化钠乳液，待用。第二步，将铁盐乳液以一定速率加入硫化钠 乳液中，搅拌混合速率7000r/min、搅拌反应时间15min，即可制得准均质铁基催化剂。第三 步，将制备的催化剂用于煤加氢液化中，反应温度430°C、氢初压7 MPa，得油产率75. 31%和 转化率96. 78%。
[0016] 实施例2 采用乳液法制备准均质铁基催化剂并用于煤加氢液化中，步骤如下： 第一步，在1号与2号容器中分别称取洗油9重量份，分别加入复配乳化剂 Span80-Tween80占油水体系质量17%、23%，复配乳化剂Span80与Tween80的HLB值分别为 7. 3、6. 5; FeSO4溶液及Na 2S溶液均为1重量份且均为0. 20mol/L，分别加入到1号和2号容 器中，控制高剪切混合乳化机搅拌速率7000r/min，操作温度30°C，搅拌时间15min，分别制 得催化剂前驱体铁盐乳液及硫化钠乳液，待用。第二步，将铁盐乳液以一定速率加入硫化钠 乳液中，搅拌混合速率7000r/min、搅拌反应时间15min，即可制得准均质铁基催化剂。第三 步，将制备的催化剂用于煤加氢液化中，反应温度435°C、氢初压7 MPa，得油产率76. 21%和 转化率96. 90%。
[0017] 实施例3 采用乳液法制备准均质铁基催化剂并用于煤加氢液化中，步骤如下： 第一步，在1号与2号容器中分别称取洗油9重量份，分别加入复配乳化剂 Span80-Tween80占油水体系质量17%、23%，复配乳化剂Span80与Tween80的HLB值分别为 7. 3、6. 5;