如何选择煤直接液化催化剂与溶剂

（一）催化剂

研究表明，很多过渡金属及其氧化物、硫化物、卤化物均可作为煤加氢液化的催化剂（舒歌平，2003；高晋生等，2005）。但卤化物催化剂对设备有腐蚀性，在工业上很少应用。

煤直接液化工艺使用的催化剂一般选用铁系催化剂或镍、钼、钴类催化剂。在煤的液化反应中，是催化剂的作用产生了活性氢原子，又通过溶剂为媒介实现了氢的间接转移，使液化反应得以顺利进行。其活性和选择性影响煤液化的反应速率、转化率、油收率、气体产率和氢耗。Co—Mo／Al2O3、Ni—Mo／Al2O3和（NH4）2MoO4等催化剂活性高、用量少，但是这种催化剂价格高，必须再生反复使用。氧化铁（Fe2O3）、黄铁矿（FeS2）、硫酸亚铁（FeSO4）等铁系催化剂活性稍差、用量较多，但来源广且便宜，可不用再生，称之为“廉价可弃催化剂”。铁系催化剂的活性物质是磁黄铁矿［Fe（1-x）S］，式中的（1-x）一般在0.8左右。氧化铁、黄铁矿或硫酸亚铁等只是催化剂的前驱体，在反应条件下它们与系统中的氢气和硫化氢反应生成具有催化活性的［Fe（1-x）S］，才具有吸附氢和传递氢的作用。

考虑催化剂的有效性，还必须和煤的种类以及溶剂的性质结合起来。例如，煤中的铁和硫的含量应予考虑，同时还要考虑铁和硫的原子比。当溶剂的供氢性能极佳时，对于浆态床，催化剂的不同添加量对反应的影响可能并不明显。

（二）溶剂

在煤炭加氢液化过程中，溶剂的作用有以下几个方面（舒歌平，2003）。

（1）与煤配成煤浆，便于煤的输送和加压。(www.xing528.com)

（2）溶解煤，防止煤热解产生的自由基碎片缩聚。

（3）溶解气相氢，使氢分子向煤或催化剂表面扩散。

（4）向自由基碎片直接供氢或传递氢。

根据相似者相溶的原理，溶剂结构与煤分子近似的多环芳烃对煤热解的自由基碎片有较强的溶解能力。溶剂溶解氢气的量符合亨利定律，氢气压力越高，溶解的氢气越多。溶解系数与溶剂性质及温度有关，但氢气有一个反常的特点：温度越高，溶解系数越大。溶剂直接向自由基碎片的供氢是煤液化过程中溶剂的特殊功能。研究发现，部分氢化的多环芳烃（如四氢萘、二氢菲、二氢蒽、四氢蒽等）具有很强的供氢性能。

在煤液化装置的连续运转过程中，实际使用的溶剂是煤直接液化产生的中质油和重质油的混合油，被称为循环溶剂，其主要组成是2～4环的芳烃和氢化芳烃。循环溶剂经过预先加氢，提高了溶剂中氢化芳烃的含量，可以提高溶剂的供氢能力。