褐煤加氢液化催化剂的研究进展.pdf

能源研究与信息 第 25 卷 第 1 期 Energy Research and Information Vol. 25 No. 1 2009 文章编号: 1008-8857 (2009)01-0011-06 褐煤加氢液化催化剂的研究进展 金 山, 徐 熠, 张德祥, 高晋生 (华东理工大学 能源化工系, 上海 200237) 摘 要: 褐煤液化对于能源发展具有重要意义，正成为当今煤直接液化领域的热点问题。催 化剂是褐煤加氢液化过程中的重要组成部分，在褐煤直接液化过程中，催化剂的选择直接影 响到液化成本及液化产物的质量。综述了褐煤加氢液化中催化剂的研究、开发、催化机理等 方面的进展，重点介绍了褐煤常规加氢液化催化剂，褐煤非常规加氢液化催化剂，褐煤与废 塑料共液化催化剂及煤加氢液化催化机理的研究进展情况，同时也指出了催化剂的开发动向。 关键词: 褐煤; 直接液化; 催化剂; 机理 中图分类号: TQ529 文献标识码: A 褐煤是一种易自燃的化石燃料，全世界的褐煤地质储量约为 4 万亿 t，占全球煤炭储量的40% 左右。我国褐煤资源丰富，据最新数据统计，全国已探明褐煤保有储量 1 300 亿 t，占全国煤炭总 储量的 13%左右。另据全国第三次煤炭资源预测结果，全国另有褐煤预测资源量 1 903 亿 t，占全 国煤炭预测资源量的4.18% 。在我国目前已探明的褐煤保有储量中，以内蒙古东北部地区最多， 约占全国褐煤保有储量的 3/4 ；以云南省为主的西南地区的褐煤储量约占全国的 1/5；东北、 华东和中南地区的褐煤仅占全国的 5%左右。褐煤加氢液化是其高效利用的有效途径之一。 催化剂是煤直接液化过程的核心技术之一，在煤液化过程中起着非常重要的作用，也是 影响煤液化成本的关键因素，降低反应苛刻程度，提高经济竞争力是目前煤直接液化发展所面 临的主要问题。开发高活性、廉价的催化剂是解决这一问题的主要途径之一。在煤直接液化开 发研究中，重要的任务之一是开发一种能在温和条件下促使煤中芳烃加氢、C-C 键断裂和 C-O、 [1] C-N 、C-S 键氢解的催化剂 。 1 褐煤单独加氢液化催化剂的开发 1.1 褐煤常规加氢液化催化剂 多年来，国内外许多研究工作者在褐煤加氢液化用催化剂的筛选和评价方面开展了大量 的工作，并从多方面对褐煤加氢液化催化剂的开发与制作做出了理论和实践上的创新。 Levent Artok 等[2]对 Can 褐煤等四种土耳其煤及两种美国煤的加氢液化反应后发现，有效 收稿日期：2008-09-23 作者简介：金 山(1982-)，男(汉)，硕士研究生，nissan_sss@163.com 。 12 能源研究与信息 2009 年 第 25 卷 的供氢溶剂与高效催化剂的组合应用能使液化总转化率维持在 90% 以上。而对于 Can 褐煤， 在没有催化剂存在条件下，大部分向煤中的氢转移都来自溶剂，当加入硫化钼作为催化剂时大 部分的氢耗则都来自于气相氢。 虽然硫化钼催化剂的催化效果较好，但是由于其价格昂贵而且一次性加入后还需回收再 用，过程复杂，因而其液化成本相对较高。随着研究的进一步深入，廉价可弃型催化剂的研发 成功给褐煤液化带来了福音。 Trukhacheva 等[3]对 Kansk-Atchinsk 褐煤在四氢萘存在条件下的加氢液化行为进行了研究 并考察了不同金属矿石的催化活性。他们以磁黄铁矿、黄铁矿、赤铁矿和磁铁矿为研究对象， 结果发现黄铁矿具有最好的催化活性。 大量研究表明，在铁系催化剂中加入硫助剂，可以大大提高催化剂的活性。 Shinichi Yokoyama 等[4]对 S6+和 S2-催化液化烟煤以及褐煤的活性进行了研究。另外，在四 氢萘存在的条件下，对这两种离子催化液化两种煤的活性也进行了研究。使用 FeS2 作为硫化 物催化剂，Fe 2- O (SO ) 和硫酸铵作为硫酸盐催