一种煤催化气化催化剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107486244A(43)申请公布日2017.12.19(21)申请号201610430789.3(22)申请日2016.06.13(71)申请人中国石油化工股份有限公司地址210048江苏省南京市六合区葛关路699号申请人南化集团研究院(72)发明人王金利朱艳芳蔡进魏士新黄先亮徐本刚张杰吴学其吴琳(74)专利代理机构南京天翼专利代理有限责任公司32112代理人汤志武(51)Int.Cl.B01J31/26(2006.01)C10J3/54(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种煤催化气化催化剂及其制备方法(57)摘要本发明属于煤催化气化催化剂技术领域，提供了一种适用于流化床煤催化气化催化剂及其制备方法。催化剂为碳酸钾和另外一种或几种有机钾盐的混合物，采用过量浸渍法制备，活性组分与碳基材料之间以较强的作用力结合，在碳基材料上高度分散，与单一的碳酸钾催化剂相比，本发明的催化剂前躯体钾盐混合物具有更低的共熔点，在气化反应中易于由固态转变为液态，能够渗透到更多的碳基材料空隙中，加之混合物钾盐中的阴离子的协同作用，从而提高煤的气化效率，提高产品气中甲烷含量，降低气化反应中钾与碳基材料中的硅、铝等物质反应生成没有活性的硅铝酸钾的比例，提升了钾的有效利用率。CN107486244ACN107486244A权利要求书1/1页1.一种煤催化气化催化剂，其特征在于催化剂含有有机钾盐和碳酸钾，催化剂通过化学作用力固定在碳基材料上，催化剂中的K高度分散于碳基材料上，金属组分K的含量占碳基材料质量的5%-12%，催化剂成品粒径为80-100目。2.根据权利要求1所述的煤催化气化催化剂，其特征在于催化剂中K的含量占碳基材料质量的8%-10%。3.根据权利要求1所述的煤催化剂气化催化剂，其特征在于有机钾盐为甲酸钾、乙酸钾、草酸钾、苯二甲酸氢钾和油酸钾中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的煤催化剂气化催化剂，其特征在于碳酸钾和有机钾盐中K含量的质量比为1:1-4:1。5.一种根据权利要求1-4任一所述煤催化气化催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）将碳酸钾和有机钾盐，混合均匀，溶于去离子水中，充分溶解后，采用过量浸渍法将催化剂浸渍在碳基材料上；（2）将浸渍结束后的混合物，在经过搅拌、静置、过滤、烘干、研磨和过筛环节得到煤催化气化催化剂。6.根据权利要求5所述的催化剂制备方法，其特征在于搅拌时间为2-5h。7.根据权利要求5所述的催化剂制备方法，其特征在于静置时间为2-3h。2CN107486244A说明书1/4页一种煤催化气化催化剂及其制备方法技术领域[0001]本发明属于化工技术领域，具体地说，提出了一种适用于流化床煤催化气化催化剂及其制备方法。背景技术[0002]随着我国煤炭生产量和消费量的不断增加，煤炭的高效清洁利用已成为摆在我国研究者面前的重要课题。煤气化技术是未来煤炭高效清洁利用的关键技术之一，为我国能源的可持续发展战略提供了重要保障。[0003]从上世纪石油危机时，煤低温催化剂气化就曾是煤化工学者的研究热点。催化剂的研究在煤催化气化技术中占有重要位置。煤催化气化常选用碱金属、碱土金属和过渡金属催化剂等，其中碱金属的氢氧化物和碳酸盐是公认的效率最高的单体催化剂。美国的Exxonmobil公司在20世纪70年代开发了以碱金属（K、Na）或碱土金属（Ca）的盐类和氢氧化物如K2CO3和Na2CO3-Ca(OH)2为催化剂的催化煤气化技术。[0004]碱金属的熔点的高低决定了其催化活性的大小，金属的多元混合能够显著降低混合物的共熔点，在气化条件下有很好的流动性和润湿性，与煤表面有更充分的接触，因此表现出更好的催化性能。Y.D.Yeboah等对多种二元、三元碱金属催化剂进行了系统研究，二元的NaCO3-K2CO3催化剂，两种组分质量分数为29%和71%时，催化性能较好，主要在这个配比下，混合物具有更低的共熔温度。[0005]除了上述熔点温度影响因素以外，煤催化气化催化剂的性能还与催化剂的添加量、催化剂的存在形态以及催化剂在碳基材料上的分布情况有关，适宜添加量的催化剂在碳基材料上分布越均匀其催化效率越高。[0006]由于碳基材料中黏土矿物的存在，碳酸钾催化剂中钾易与矿物质反应生成不溶于水的硅铝酸钾（KAlSiO4），该物质对煤催化气化过程没有活性，从而影响催化剂的气化性能，特别是对于硅、铝含量较高的煤种，这种影响更加明显；同时使用碳酸钾催化剂，生成气中甲烷的含量相对不高，气质较差。[0007]对于煤催化气化来说，生成气中含有高含量的甲烷是保证气质的重要指标。因此有必要开发一种具有较高的气化性能、较强的稳定性、较高的活性组分利用