用于固体含碳物质预处理的系统和方法

专利名称：用于固体含碳物质预处理的系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于将含碳物质进行预处理、将含碳物质液化以及提高含碳物质液化 效率的系统和方法。
背景技术：
多年来关于由固体含碳物质例如煤获得液体和气体产品的方法已作出很多工作。 已知的方法包括催化反应和非催化反应两种。在催化方法中，含烃物质典型地是用溶剂和 催化剂进行浆化，并且使其在分子氢存在下于升高的温度和压力下反应。例如，美国专利5，246, 570描述了一种煤液化方法，其中在预热器中将煤、催化剂 和溶剂的混合物快速加热到600-750 温度，然后使其在液化反应中的煤液化条件下反 应。美国专利5，573，556描述了一种将含碳物质转化为通常是液体的产物的方法，该方法 包括将包含含碳物质、含烃溶剂和催化剂前体的浆料加热到足以使所述催化剂前体转化为 相应催化剂的温度，和将该浆料引入到液化区中。美国专利5，783，065描述了一种煤液化 方法，该方法包括用具有氢化或氢解活性的催化剂浸渍煤颗粒；在至少约400°C的温度下 将浸渍的煤颗粒在非常短的时间中引入到含氢气体的湍流中；和使产物的温度骤冷到显著 小于400°C的温度。这样的常规方法为改善加氢转化的含碳物质的液体和/或气体收率以及由这样 的方法获得的液体和/或气体产物的品质留下很多余地。因此，仍需要用于含碳物质加氢 转化的改善的系统和方法，以及用于这样的系统和方法的改善的进料物质。发明概述在一方面，本发明涉及用于将含碳物质进行预处理的方法，该方法包括加热包含 含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物，达到足够的温度并持续 足够的时间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质中，其中所述一 种或多种催化剂或催化剂前体保持为基本上无活性的形式。在另一方面，本发明涉及用于将含碳物质进行预处理的方法，该方法包括在约 100-300°C的温度下加热包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混 合物并持续约10-360分钟。在另一方面，本发明涉及用于改善含碳物质液化效率的方法，该方法包括在足够 的温度下加热包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物并持 续足够的时间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质中，其中在加 热步骤期间所述一种或多种催化剂或催化剂前体保持为基本上无活性的形式；和将预处理 的含碳物质加氢转化。在另一方面，本发明涉及用于加氢转化过程的进料，该进料通过在足够的温度下 加热包含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物并持续足够的时 间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质中进行制备，其中所述一 种或多种催化剂或催化剂前体保持为基本上无活性的形式。
在另一方面，本发明涉及用于加氢转化过程的进料，该进料通过在约100-300°c的 温度下加热包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物并持续 约10-360分钟进行制备。在另一方面，本发明涉及用于将含碳物质液化的系统，该系统包括至少一个用于 在足够的温度下加热包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合 物并持续足够的时间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质中的 加热系统，其中一种或多种催化剂或催化剂前体基本上保持无活性的形式；至少一个用于 将所述预处理的含碳物质的至少部分转化为液体和/或气体产物的加氢转化系统；至少一 个用于分离所述液体和/或气体产物的分离系统；至少一个用于从一种或多种加氢转化产 物中回收至少部分所述一种或多种催化剂或催化剂前体的催化剂回收系统；和至少一个使 用所回收的至少部分所述一种或多种催化剂或催化剂前体用于制备一种或多种催化剂或 催化剂前体的催化剂或催化剂前体制备系统。如下将进一步详细地描述包括本发明上述方面的本发明的若干实施方案。通常， 除非本文另外指明，这些实施方案中的每一个都可以与其它方面和实施方案按各种和特定 的组合进行使用。附图简述

图1是显示不同类型含烃液体中含碳物质的泡胀度的图。图2是显示在各种预处理温度下两种不同含烃液体中含碳物质的泡胀度的图。图3是显示在各种预处理温度下含碳物质的溶剂吸收的坐标图。图4是显示在各种预处理反应时间下含碳物质的泡胀度的坐标图。图5是显示在各种温度下催化剂前体的活化程度的坐标图。发明详述为了有助于对本文所公开的主题的理解，下面定义本文所用的许多术语、缩略语 或其它简写。未定义的任何术语、缩略语或简写应理解为具有与本说明书的提交同时期的 技术人员所使用的普通含义。在以下描述中，无论是否与词“大约”或“约”结合使用，本文披露的所有数字均为 近似值。它们可以改变1 %、2 %、5 %或有时10 %至20 %。只要披露了具有下限铲和上限Ru 的数值范围，就明确地披露了落在该范围内的任何数值。特别地，明确地披露了以下范围内 的数值R =铲+k*(Ru-R》，其中k是从至100%以的增量变动的变量，即，k是1%、 2%,3%,4%,5%, —.50%,51%,52%, ...、95%、96%、97%、98%、99%或 100%。而且， 也明确地披露了由两个如上面所定义的R数值限定的任何数值范围。应当注意，如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“a”、“an”和“the” 包括复数指代物，除非明确地毫无疑义地限定于一个所指事物。如本文中所使用的，术语 “包括”及其语法变化形式旨在是非限制性的，使得述及的所列项目不排除可取代或补充所 列项目的其它相似项目。除非另外规定，本文提到的所有沸点为大气压沸点。术语“预处理”用于本文描述在特定时间段内和在特定温度下使一种或多种催化 剂或催化剂前体分散到含碳物质中。短语“分散到…中”及其语法等同形式用于本文描述以下方面所按照的任何方式和/或机理例如在含碳物质溶胀期间一种或多种催化剂或催化剂前体的至少一部分移 动、迁移、流动、渗透、定位、嵌入、浸渍和/或进入含碳物质内的至少一个空隙中；以及/或 者在含碳物质溶胀期间固定、吸附、锚定或附着到含碳物质的至少一个表面(例如通过任 何化学相互作用或化学键，如氢键，共价键，离子键，离子相互作用，氢键，交联，或者由分子 间作用力、偶极相互作用、伦敦分散力等引起的相互作用)，例如含碳物质的任何外表面和 /或任何孔穴、内腔的表面，或者含碳物质的至少一个空隙的内表面。“空隙(void) ”用于本文描述含碳物质之中、之上或之内的任何孔隙、孔穴、孔洞、 间隙、间隔和/或通道。“溶胀”及其语法等同形式用于本文描述预处理期间含碳物质(例如煤)的一个或 多个空隙的尺寸和/或体积的增加，其通过由Barret-Joymer-Halenda (BJH)吸附和解吸附 测量法(使用处于77K的氮气)测量、估算和/或定量当经干燥的含碳物质(其经受氮气 气氛中大气压下120°C的干燥条件M小时，直到没有检测到样品重量变化)和萘满的混合 物在环境压力下于150°C加热2小时、接着在相同的温度下进行过滤时发生的所述经干燥 的含碳物质的空隙的平均空隙宽度和/或累积体积的增加进行测定。含碳物质例如煤(或含碳物质的任何部分，例如含碳物质之上或之中所含的任何 空隙)的溶胀可以明显地表现为尺寸(包括体积、表面积和/或质量)的任何增加，和/或 形状或者化学或物理结构的任何改变，例如是由于热、化学处理(例如与一种或多种化学 品接触)和/或因为吸收一种或多种物质。例如，溶胀可以明显地表现为含碳物质颗粒总 体尺寸的任何增加，含碳物质之中或之上空隙的尺寸和/或数目(例如含碳物质颗粒的孔 径大小、孔隙分布和/或总孔隙率)的任何增加，含碳物质之中或之上空隙的形状的任何改 变，和/或在加热含碳物质和/或使含碳物质与一种或多种化学品接触期间和/或随后发 生的化学和/或结构变化的任何改变。溶胀还可以明显地表现为例如由于更改、改变、提高 和/或降低含碳物质内任意一种或多种化学键(例如共价键，离子键，离子相互作用，氢键， 交联，或由分子间作用力、偶极相互作用、伦敦分散力等引起的相互作用)的强度和/或存 在引起的含碳物质的一级、二级和/或三级结构发生的任何改变。溶胀还可以明显地表现 为可使用任何已知方法例如通过测量吸附等温线、孔隙体积和/或溶剂吸收所检测到的含 碳物质的一个或多个空隙的尺寸的任何增加。例如，溶胀可明显地表现为可通过以下所检 测到的空隙尺寸的任何增加使用动态重量分析溶胀度(例如，测定干燥的非溶胀含碳物 质的质量与溶胀后含碳物质的质量之比)；体积平衡溶胀比(例如，测定干燥的非溶胀含碳 物质相对于与溶胀溶剂处于平衡的溶胀含碳物质的体积比)；通过表征平衡溶胀比(例如， 测定干燥的非溶胀含碳物质与平衡后的溶胀含碳物质的质量比，就填充含碳物质孔隙且不 有助于溶胀的溶剂的质量进行校正)，和/或通过表征含碳物质的溶胀比[h2/hl]，其通过 将离心(例如以1725rpm持续5分钟)后干燥含碳物质(例如在8mm OD Pyrex管中)的 高度[hi]与相同含碳物质在剧烈振摇、再润湿(例如，用3-細1的含烃液体)和再离心后 的高度进行对比，其中重复所述振摇、再润湿和再离心步骤直到获得恒定高度[h2]。替代地或另外地，溶胀可明显地表现为可使用任何合适的吸附分析仪例如 Micromeritics ASAP 2000仪器检测到的含碳物质的空隙尺寸的任何增加。就此而言，空隙 (例如微孔)体积的测量可得自直径为约4埃至约20埃的空隙(或孔隙)的吸附体积。同 样地，中孔隙体积的测量可得自直径从大于约20埃至约500埃的孔隙的吸附体积。例如，可由吸附等温线的形状定性确定多孔性的类型例如微孔性或大孔性。另外，溶胀可明显地 表现为可通过测定提高的孔隙率(其与提高的表面积相关联)所检测到的含碳物质空隙尺 寸的任何增加。就此而言，可使用 Charles N. Satterfield 在 Heterogeneous Catalysis, McGraw-Hill Book Company, New York，1980，106-114页中描述的等式由所述数据计算出 空隙(或孔隙)直径，通过引用将其全文并入本文。术语“加氢转化”及其语法等同形式用于本文描述在加氢转化或加氢处理催化剂 存在下将含碳物质进行加氢处理(例如裂化、加氢裂化、液化、加氢精制和/或加氢处理如 加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属和/或加氢脱氧)以实现含碳物质的至少一部分转化为较 低分子量的烃和/或实现除去不希望的组分或化合物，或者将它们转化为无害或不太不合 乎需要的化合物。术语“转化率”及其语法等同形式用于本文描述固体含碳物质(除非另外规定，按 干燥无灰基(“d. a. f. ”)进行测量)加氢转化成有机气体和液体，例如通过下面等式，按重 量基准进行计算100% X (d. a. f.含碳物质-残留的不溶于甲苯的固体)/d. a. f.含碳物 质。术语“IIB族金属”用于本文是指锌、镉、汞和元素112中的任意一种或多种。术 语“IIIB族金属”用于本文是指钪、钇、镧和锕中的任意一种或多种。术语“IVA族金属”用 于本文是指锗、锡和铅中的任意一种或多种。术语“IVB族金属”用于本文是指钛、锆、铪 和妒(rutherfordium)中的任意一种或多种。术语“VB族金属”用于本文是指钒、铌、钽和 dubnium中的任意一种或多种。术语“VIB族金属”用于本文是指铬、钼、钨和seaborgium 中的任意一种或多种。术语“VIIB族金属”用于本文是指锰、锝、铼和bohrium中的任意一 种或多种。术语“VIII族金属”用于本文是指任何贵或非贵VIII族金属，包括铁、钌、锇、 hassium、钴、铑、铱、meitnerium、镍、钯、钼和元素110中的任意一种或多种。术语“催化剂前体”用于本文是指可通过与一种或多种试剂(例如硫化剂和/或 还原剂如氢气，例如在烃介质内)发生化学反应和/或通过任何其它合适的处理(例如热 处理、多步骤热处理、压力处理或它们的任何组合)转变为催化剂的化合物，其中催化剂前 体至少部分分解为催化剂。如下将进一步详细地描述包括本发明上述方面的本发明的若干实施方案。通常， 除非本文另外指明，这些实施方案中的每一个都可以与其它方面和实施方案按各种和特定 的组合进行使用。预处理方法本发明涉及将含碳物质进行预处理的系统和方法，该系统和方法用于使一种或多 种催化剂或催化剂前体分散到含碳物质中，用以提高含碳物质(例如天然固体含碳物质如 煤)到液体和/或气体产物的转化率，用以制备具有提高反应性的含碳物质，用以改善含碳 物质(例如煤)液化的效率，该效率例如通过转化率和液体收率进行测量，和/或用以降低 含碳物质液化期间的氢耗。本发明还涉及用于加氢转化过程的改善的进料，以及通过本文 所述的系统和方法制备的液体和/或气体产物。在一个实施方案中，含碳物质的这种预处理使用在预处理步骤期间基本上不发生 含碳物质加氢转化(即其中小于约30%，例如小于约25%、小于约20%、小于约15%、小于 约10%、小于约5%、小于约1%、小于约0. 5%、小于约0. 或甚至小于约0. 01%的含碳物质发生加氢转化)的反应条件(或者多个条件如温度、压力和/或预处理持续时间的组 合)来实施或完成。在一个实施方案中，含碳物质的这种预处理使用在预处理步骤期间没 有发生可测量的含碳物质加氢转化(即其中小于约30%、小于约25%、小于约20%、小于 约15%、小于约10%、小于约5%、小于约1%、小于约0. 5%、小于约0. 或甚至小于约 0.01%的含碳物质发生加氢转化)的反应条件(或者多个条件如温度、压力和/或预处理 持续时间的组合)来实施或完成。替代地或另外地，使用多个条件实施预处理，在所述条件 下一种或多种催化剂的至少大部分(或全部)表现出和/或具有最小、基本上无或者无催 化加氢处理、加氢转化和/或液化活性，和/或使得不大(insubstantial)量(其中小于约 30重量％、小于约25重量％、小于约20重量％、小于约15重量％、小于约10重量％、小于 约5重量％、小于约1重量％、小于约0. 5重量％、小于约0. 1重量％或甚至小于约0. 01重 量％ )的本体催化剂或本体催化剂前体表现出和/或具有催化加氢处理、加氢转化和/或 液化活性。包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的预处理组合物可 以按任何合适的方式进行制备。在一个实施方案中，将含碳物质、催化剂或催化剂前体、和 含烃液体简单混合以形成预处理组合物，并使该预处理组合物经受预处理条件。在另一个 实施方案中，在含烃液体存在下使含碳物质与催化剂或催化剂前体接触，并使该预处理组 合物经受预处理条件。在另一个实施方案中，在一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液 体存在下研磨含碳物质以产生浆料形式的预处理组合物；并使该预处理组合物经受预处理 条件。在另一个实施方案中，在含烃液体存在下研磨含碳物质以产生浆料；将一种或多种催 化剂或催化剂前体加入到该浆料中以形成预处理组合物；和使该预处理组合物经受预处理 条件。在其它实施方案中，在预处理过程的开始加入催化剂或催化剂前体。在另一个实施 方案中，在整个预处理过程中每隔一段时间加入催化剂或催化剂前体。可利用任何合适的方法或操作条件来预处理含碳物质。在一个实施方案中，将预 处理组合物加热到足够的温度以使一种或多种催化剂或催化剂前体分散到含碳物质中，并 使其在该预处理温度下维持、控制和/或保持足够的时间或持续时段以使一种或多种催化 剂或催化剂前体分散到含碳物质中达到所需程度的分散、一体化(integration)和/或均 勻性。在一个实施方案中，在足够的温度下加热预处理组合物足够的时间或持续时段以 使催化剂或催化剂前体至少部分、基本上或全部分散到含碳物质中。就此而言，用于将含 碳物质进行预处理的温度可以是低于使催化剂或催化剂前体的至少一部分(例如大部分 或全部)活化所需温度的任何温度，低于含碳物质加氢转化所需温度的任何温度，低于含 碳物质热裂解所需温度的任何温度，足以使含碳物质溶胀的任何温度，足以提高含碳物质 空隙的空隙尺寸、空隙分布和/或总体积的任何温度，足以提高含烃液体和/或催化剂和 /或催化剂前体分散进入含碳物质(例如含碳物质的空隙)的任何温度，足以产生用于液 化的更大反应性含碳物质的任何温度，和/或足以改善、提高、增强和/或促进催化剂或催 化剂前体分散进入和/或遍及含碳物质的任何温度。在一个实施方案中，将预处理组合物 加热到约 100-3500C (例如约 100-300"C、约 110_340°C、约 120_320°C、约 140-300"C、约 150-280°C、约 160-260°C、约 170_240°C、约 180_220°C或甚至约 190_210°C )的温度。在 另一个实施方案中，将预处理组合物加热到低于约350°C、约325°C、约300°C、约290°C、约280°C、约 270°C、约 260°C、约 250°C、约 240°C、约 230°C、约 220°C、约 210°C、约 200°C、约 190°C、约180°C、约170°C、或甚至低于约160°C的温度。在一个实施方案中，将预处理组合 物加热到约180-220°C的温度。优选使预处理组合物在预处理温度下维持、保持和/或控制足够的时间或持续时 段以使含碳物质溶胀和允许催化剂或催化剂前体分散到含碳物质中(例如完全分散和/或 均勻分散)。在一个实施方案中，例如，使预处理组合物在合适的温度下维持、保持和/或 控制合适的持续时间以使含碳物质(或含碳物质的每个颗粒)的空隙总体积与预处理前 的含碳物质相比提高大于约5 %、约10%、约15%、约20%、约25%、约30%、约35%、约 40%、约 45%、约 50%、约 75%、约 100%、约 150%、约 200%、约 250%或甚至约 300%，例如 400%。在一个实施方案中，就此而言，使预处理组合物在预处理温度下维持约5-600分钟、 约10-540分钟、约15-480分钟、约20-420分钟、约10-360分钟、约30-360分钟、约40-300 分钟、约50-240分钟或甚至约60-180 (例如约30-120分钟或甚至约40-100分钟)的时间。 在另一个实施方案中，使预处理组合物在预处理温度下维持大于约5分钟、约10分钟、约15 分钟、约30分钟、约45分钟、约60分钟、约75分钟、约90分钟、约120分钟、约180分钟、 约240分钟、约300分钟、约360分钟、约420分钟、约480分钟、约540分钟或甚至大于约 600分钟的时间。在一个实施方案中，将预处理组合物加热到约100-350°C (例如约100-300°C、 约 110-340°C、约 120-320°C、约 140-300°C、约 150-280°C、约 160-260°C、约 170-240°C、约 180-220°C或甚至约190-210°C )的温度并且使其在该温度下维持约5-600分钟、约10-540 分钟、约15-480分钟、约20-420分钟、约10-360分钟、约30-360分钟、约40-300分钟、约 50-240分钟或甚至约60-180 (例如约30-120分钟或甚至约40-100分钟)。在另一个实施 方案中，将预处理组合物加热到小于约350°C (例如小于约325°C、约300°C、约290°C、约 280°C、约 270°C、约 260°C、约 250°C、约 240°C、约 230°C、约 220°C、约 210°C、约 200°C、约 190°C、约180°C、约170°C或甚至小于约160°C )的温度并且使其在该温度下维持约5-600 分钟、约10-540分钟、约15-480分钟、约20-420分钟、约10-360分钟、约30-360分钟、约 40-300分钟、约50-240分钟、或甚至约60-180(例如约30-120分钟或甚至约40-100分 钟)。含碳物质的预处理可在任何合适的气氛下进行。在一个实施方案中，含碳物质 的预处理在惰性气氛下进行。在另一个实施方案中，预处理在还原性气氛，例如在氢气和 /或合成气(“syn-gas”)压力下进行。在一些实施方案中，例如，预处理在大气压至约 500psig的压力，例如约100-450psig、约150_400psig、约200-350psig的压力，例如小于 约 500psig、小于约 450psig、小于约 400psig、小于约 350psig、约 300psig、约 250psig 或 甚至小于约200psig的压力下进行。在其它实施方案中，预处理在还原性气氛下于加氢转 化过程所限定的压力，例如在约300-5000psig，如约300-4800psig、约300_4600psig、约 300-4400psig、约 300_4200psig、约 400_4000psig、约 500_3500psig、约 1000_3000psig、 1200-2800psig、1400-2600psig或甚至约1500-2600的压力下进行。就此而言可使用任何 合适的合成气，例如包含氢气与一氧化碳的1 1-2 1混合物，并且任选还含有二氧化 碳、甲烷和/或其它组分的合成气。预处理可实现或完成催化剂或催化剂前体进入含碳物质的任何所需的分散度。在一个实施方案中，含碳物质的预处理产生包含至少部分、大部分或完全分散、渗透和/或一 体化的催化剂或催化剂前体的含碳物质。在一个实施方案中，预处理产生含碳物质，其中预 处理前含碳物质内存在的空隙的大于约40重量％ (例如大于约50重量％、约60重量％、 约70重量％、约80重量％、约90重量％、约95重量％、约96重量％、约97重量％、约98 重量％或甚至约99重量％)被催化剂或催化剂前体至少部分占据。在其它实施方案中，在 预处理后，预处理系统或方法中所用催化剂或催化剂前体的大于约40重量％ (例如大于约 45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％、65重量％、约70重量％、约75重量％、 约80重量％、约85重量％、约90重量％或甚至大于约95重量％ )包含在含碳物质内。在一些实施方案中，如通过溶剂吸收所测量(描述于实施例中)，预处理使含碳物 质的重量增加至少约5% (例如至少约10%、约15%、约20%、约25%、约30%、约35%、 约40%、约45%或甚至增加至少约50%)。在其它实施方案中，预处理产生至少约5% (例 如至少约10%、约15%、约20%、约25%、约30%、约35%、约40%、约45%、或甚至至少约 50% )的溶剂吸收。在含碳物质的预处理后，含碳物质和分散的催化剂或催化剂前体，任选与含烃液 体一起，形成用于加氢转化过程的改进的进料。这种改进的进料可用于任何合适的加氢转 化过程以制备液体和/或气体产物。含碳物质含碳物质可以是任何合适的固体含碳物质，例如任何天然固体或通常为固体的含 碳物质。具体地，例如含碳物质可以是煤如无烟煤、浙青质煤、次浙青质煤、褐煤或者它们的 任何组合物或混合物。含碳物质还可以是任何含有杂原子的固体含碳物质或进料，以及任 何重质含烃进料，例如煤、焦炭、泥煤和/或类似物质如含有相对高的碳氢比的任何固体含 碳物质或者它们的组合物或混合物。在一个实施方案中，含碳物质是煤，其非限制性实例包 括无烟煤、浙青质煤、次浙青质煤、褐煤或者它们的组合或混合物。在一些实施方案中，含碳物质的至少一部分是具有任何合适尺寸的颗粒或细碎颗 粒的形式。例如，含碳物质的至少一部分(例如大于约40重量％、约50重量％、约60重 量％、约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％或甚至大于约 95重量％的含碳物质)可以是平均颗粒直径小于约0. 50英寸、约0. 45英寸、约0. 40英 寸、约0. 35英寸、约0. 30英寸、约0. 25英寸、约0. 20英寸、约0. 15英寸、约0. 10英寸、约 0. 05英寸或甚至约0. 025英寸的颗粒的形式。在其它实施方案中，含碳物质的至少一部分 (例如大于约40重量％、约50重量％、约60重量％、约70重量％、约75重量％、约80重 量％、约85重量％、约90重量％或甚至大于约95重量％的含碳物质)是平均颗粒直径为 约0. 025-0. 50英寸、约0. 05-0. 45英寸、约0. 10-0. 40英寸、约0. 15-0. 35英寸或甚至约 0.20-0. 30英寸的颗粒的形式。在其它实施方案中，含碳物质的至少一部分(例如大于约 40重量％、约50重量％、约60重量％、约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重 量％、约90重量％或甚至大于约95重量％的含碳物质)是大小为约1-300目(国家标准 局(National Bureau of Mandards) (NBS)筛孔尺寸)，例如约 1-250 目、约 5-200 目、约 10-150目、约20-125目、约30-100目或甚至约40-90目(例如小于约300目、约275目、 约225目、约175目、约135目、约115目、约95目、约85目、约65目、约45目、约25目或 甚至小于约15目)的颗粒的形式。在一个实施方案中，大于约80重量％的含碳物质是平均直径小于约0. 25英寸的颗粒的形式。这样的颗粒可以按任何合适的方式例如通过研磨含碳物质的至少一部分来形成。 在一个实施方案中，在一种或多种催化剂或催化剂前体和含烃液体存在下研磨含碳物质的 至少一部分。在另一个实施方案中，在含烃液体存在下研磨含碳物质的至少一部分形成浆 料，并且(例如随后)将该浆料与一种或多种催化剂或催化剂前体混合。在其它实施方案 中，在惰性或还原性气氛例如氢气、氮气、氦气、氩气、合成气或者它们的任何组合物或混合 物下研磨含碳物质。可以使用任何方法或设备来研磨含碳物质，例如锤式粉碎机，球磨机 (例如湿式球磨机、锥形球磨机、胶辊轧机)，棒磨机，或者它们的组合。含烃液体含烃液体可以是本领域已知用于含碳物质(例如固体含碳物质如煤)液化的任何 合适的液体(例如溶剂或稀释剂)。在一个实施方案中，含烃液体为氢给体溶剂，例如在加 氢转化条件中起氢给体作用的任何化合物。在一个实施方案中，含烃液体包含煤衍生的溶剂，例如在线加氢处理的煤衍生的 溶剂或其馏分。在另一个实施方案中，含烃液体包含氢化的芳族烃、环烷烃、酚类物质或类似化合 物，或者它们的组合物或混合物。在另一个实施方案中，含烃液体包含一种或多种芳族化合物，例如一种或多种烷 基取代芳族化合物。在另一个实施方案中，含烃液体包含一种或多种芳族化合物，该芳族 化合物包含联苯，烷基取代的联苯，萘，氢化萘，烷基取代的萘，烷基取代的氢化萘，蒽，氢化 蒽，烷基取代的蒽，烷基取代的氢化蒽，菲，氢化菲，烷基取代的菲，烷基取代氢化菲，芴，氢 化芴，烷基取代的芴和烷基取代的氢化芴，芘，氢化芘，烷基取代的芘，烷基取代的氢化芘其 中烷基取代基具有1-10个碳原子，或者它们的组合物或混合物中的一种或多种。在另一个 实施方案中，含烃液体包含一种或多种酚类物质，该酚类物质包含苯酚，烷基取代的苯酚， 萘烷醇(napthanol)，烷基取代的萘烷醇，茚醇，烷基取代的茚醇，或者它们的组合或混合物 中的一种或多种。在另一个实施方案中，含烃液体是得自液化或加氢转化过程的溶剂；氢化杂酚油； 来自石油原料催化裂化的氢化中间产品流；富含茚满、十氢化萘、联苯、甲基萘、二甲基萘、 C12-C13苊和四氢化苊的煤衍生液体，或者它们的组合物或混合物。在一个实施方案中，含烃液体得自进行预处理的含碳物质或者得自液化或加氢 转化过程的液体产物。例如，含烃液体可以是沸点本身在或者在加氢处理后沸点在例如 约 350-1000 °F，例如约 400-950 °F、约 450-900 °F、约 500-850 °F、约 550-850 °卩或甚至约 650-850 温度的任何液化或加氢转化产品流馏分，以增强氢给体能力。在另一个实施 方案中，含烃液体是沸点在大于约300 °F、大于约350 °F、大于约400 °F、大于约450 °F、大 于约500 °F、大于约550 °F、大于约600 °F、大于约650 °F、大于约700 °F、大于约750 °F、大 于约800 °F、大于约850 °F、大于约900 °F或甚至大于约950 °F的温度的液化或加氢转化 产品流馏分。在一个实施方案中，含烃液体是沸点在约500 °F或更高温度的流化催化裂化 (FCC)型工艺油馏分(“FCC型工艺油(500 T +的馏分)”)。在另一个实施方案中，含烃液 体是沸点在约500 °F或更低温度的FCC型工艺油(“FCC型工艺油(500 T -的馏分)”)。 在另一个实施方案中，含烃液体是加氢处理的FCC油。在另一个实施方案中，含烃液体是萘满(1，2，3，4_四氢化萘)。在另一个实施方案中，含烃液体包含一种或多种常压沸点为约 350-850 °F的化合物。含烃液体可具有任何合适的芳烃含量，例如至少约30重量％、至少约35重量％、 至少约40重量％、约45重量％、约50重量％、约55重量％、约60重量％、约65重量％、 约70重量％、约75重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％或甚至约95重量％的 芳烃含量(例如约30-95重量％、约35-90重量％、约40-85重量％、约45-80重量％或约 50-75重量％的芳烃含量)。含烃液体可具有任何合适的供氢能力(hydrogen donatability)，例如通过1H NMR测定大于约0.5%、约1.0%、约1. 5%、约2%、约3%、约4%或甚至约5%的供氢能力。 在一个实施方案中，例如含烃液体是供氢能力为约4. 3%的八氢蒽。可在本发明的上下文中使用任何合适浓度的一种或多种含烃液体。在一个实施方 案中，例如，预处理过程中含烃液体以约5-70重量％、10-60重量％、约20-50重量％或约 30-40重量％的浓度存在。就此而言，可在本发明的上下文中使用任何合适的含烃液体与 含碳物质(例如含碳颗粒或甚至煤颗粒)之比，例如，用重量表示为约1 10-约10 1， 例如为约1 8-约8 1、为约1 6-约6 1、为约1 4-约5 1、为约1 2-约 5 1、为约1 2-约4 1、为约1 2-约3 1、为约1 2-约2 1或甚至为约 1 2-约1 1。在一个实施方案中，预处理过程中使用的含烃液体与含碳物质之比为约 0.75 1-约 1 1。催化剂前体催化剂前体可以是当使其转变为催化剂时适合用于使含碳物质(例如煤)加氢转 化的任何合适的催化剂前体。就此而言，催化剂前体可以是任何合适的加氢转化催化剂前 体。另外，催化剂前体可以是任何油溶性或油分散性催化剂前体，例如任何油溶性或油分 散性的含金属的催化剂前体。催化剂前体还可以是溶于含烃液体或油的任何催化剂前体， 可溶于液体有机介质的任何催化剂前体，所述液体有机介质可分散在含烃液体或油中，和/ 或呈水溶性和油分散性的任何催化剂前体(例如所在的水溶液可分散在含烃液体或介质 中的任何催化剂前体)。在其它实施方案中，催化剂前体是非均相催化剂前体(例如含金属 的非均相催化剂前体)。在一个实施方案中，催化剂前体是可转变为催化剂的含金属的油分 散性催化剂前体。合适的油溶性催化剂前体包括(1)含金属的无机化合物例如含金属的硫化物，氧硫化物，水合氧化物，铵盐如二 钼酸铵，杂多酸(例如磷钼酸、钼硅酸、或者它们的组合物或混合物)；(2)以下有机酸的金属盐例如(i)含有两个或更多个碳原子的无环和脂环族的 脂族羧酸(例如环烷酸)，( )芳族羧酸(例如甲基苯甲酸)，(iii)磺酸(例如对甲苯磺 酸)，(iv)亚磺酸，(ν)硫醇，(vi)黄原酸，(vii)苯酚，(viii) 二羟基和多羟基芳族化合 物，或者它们的组合物或混合物；(3)含有金属的金属有机化合物，其包括含有金属的螯合物例如1，3_ 二酮、乙二 胺、乙二胺四乙酸、酞菁、硫代氨基甲酸盐类，和它们的组合物或混合物；和/或(4)以下有机胺的金属盐例如脂族胺、芳族胺、季铵化合物，或者它们的组合物 或混合物。催化剂前体还可以是任何合适的可溶性二硫代有机磷酸盐(organophosphorodithioate)催化剂，例如含有一个或多个二硫代有机磷酸盐基团的钼、 氧钼、硫化氧钼化合物，或者它们的组合物或混合物。催化剂前体可包含任何合适的金属，例如，选自以下的金属IIB族金属、IIIB族 金属、IVA族金属、IVB族金属、VB族金属、VIB族金属、VIIB族金属、VIII族金属，或者它们 的组合物或混合物，例如与氧、硫、氮和磷中的一种或多种组合。在一个实施方案中，催化剂 前体包含VIII族金属、VIB族金属(例如钼)，或者它们的组合物或混合物。在另一个实施 方案中，催化剂前体包含选自钼、钨、钒、铬、钴、钛、铁、镍和它们的组合或混合的金属。在一 些实施方案中，催化剂前体可包含任何合适的金属盐或金属性盐，例如无环(直链或支链) 的脂族羧酸的任何金属或金属性盐，环脂族羧酸、多酸、羰基化物的盐，酚盐，有机胺盐，或 者它们的组合物或混合物。在一个实施方案中，催化剂前体包含油溶性和/或高度可分散性的钼络合物，或 钼与二硫代氨基甲酸酯、二硫代磷酸酯、黄原酸酯、和/或硫代黄原酸酯(thioxanthate)配 体的任何相关络合物，或者它们的组合物或混合物。在另一个实施方案中，催化剂前体是如美国专利No. 4，295，995中所描述的油分 散性金属催化剂前体，通过引用将它们的内容以其全文并入本文。特别地，例如催化剂前体 可以是任何合适的脂环族、脂族和/或环状羧酸，例如选自VB族金属和VIB族金属(例如 钒、铌、铬、钼和钨)的一种或多种金属的金属环烷酸盐和无机多酸盐，或者它们的组合物 或混合物。合适的无机多酸包括例如磷钼酸、磷钨酸、磷钒酸、硅钼酸、硅钨酸、硅钒酸和它 们的组合物或混合物。在一个实施方案中，催化剂前体是多酸例如磷钼酸。根据Advanced Inorganic Chemistry,4th Edition,S. A. Cotton and Geoffrey Wilkinson,Interscience Publishers, N. Y. , pages 852-861中给出的定义使用术语“杂多酸”和“同多酸”，通过引用 将它们的内容以其全文并入本文。虽然Mo可以单独用作催化剂前体的金属组分，但是其还可在催化剂前体转化时 例如在提质(upgrading)操作如加氢处理和加氢裂化期间用某些金属进行促进。这类金属 包括W、Ni、Co、Cu、Pt、Pd和Sn。在将催化剂前体转化为催化剂时，发现这些金属对Mo具有 促进作用，从而在高活性催化剂浓度下提高液体收率和裂化选择性，并且减少杂原子例如S 和N的存在。在一个实施方案中，催化剂前体是钼硫化合物，例如四硫代钼酸铵，二氧双(正丁 基二硫代氨甲酰基(carbamate))MoO2 (“二氧MoDTC”)，二正丁基硫代氨基甲酸钼(Molyvan Α)(得自 R. Τ. Vanderbuilt Co, Inc.)，2-乙基己基 二硫代磷酸钼(Molyvan L)(得自 R. T. Vanderbuilt Co, Inc.)，二烷基二硫代氨基甲酸钼(Molyvan 807，822 和 2000)(得自 R. T. Vanderbuilt Co, Inc.)，有机钼络合物(Molyvan 855)(得自 R. T. Vanderbuilt Co, Inc.)，或者它们的组合物或混合物。催化剂前体可在预处理过程之前和/或期间以任何合适的方式形成。在一个实施 方案中，例如，一种或多种催化剂前体在预处理步骤之前和/或期间(例如原位)通过以下 形成(i)将含烃液体(例如液化溶剂)与含金属化合物(例如金属氧化物如铁氧化物，或 含有如本文所讨论的任何合适金属的其它化合物)混合，(ii)以使得硫化的含金属化合物 呈可分散性的方式将该混合物与硫化剂合并(例如通过使硫化氢穿过该混合物)，(iii)将 所述硫化的混合物与含碳物质合并，和(iv)以使得一种或多种催化剂前体的胶体溶液形成在含碳物质之中或之上的方式使该混合物经受预处理条件(例如在氢气压力下)。在另一个实施方案中，一种或多种催化剂前体在预处理步骤之前和/或期间(例 如原位)通过以下形成(i)将一种或多种含金属化合物、硫化剂和水混合以形成胶体悬浮 液，( )将该胶体悬浮液与含烃液体(例如液化溶剂)合并以将水从悬浮液中驱出，(iii) 将该悬浮液与含碳物质合并，和(iv)以使得一种或多种催化剂前体形成在含碳物质之中 或之上的方式使该悬浮液经受预处理条件(例如在氢气压力下)。在另一个实施方案中，一种或多种催化剂前体在预处理步骤之前和/或期间(例 如原位)通过以下形成(i)在基本上不存在烃油的情况中，在低于约177°C的温度下，将含 有铵的VIB族金属化合物在水相中用硫化氢硫化以形成预硫化产物；和(ii)以使得一种或 多种催化剂前体形成在含碳物质之中或之上的方式，将氨从所述预硫化产物中分离出以形 成硫化产物。在本发明的上下文中可使用任何合适量的催化剂前体来预处理含碳物质。在一个 实施方案中，催化剂前体、含碳物质和含烃液体的混合物包含基于该混合物的总重量计约 25-10000ppm (例如约 50_9000ppm、约 100_8000ppm、约 250-5000、约 500_3000ppm 或甚至约 1000-2000ppm)重量的一种或多种催化剂前体。在本发明的上下文中催化剂前体可以按任何合适的形式使用，例如但不限于颗粒 形式、浸渍在含碳物质内、分散在氢给体溶剂中和/或可溶于氢给体溶剂中。另外，催化剂 前体可以用于采用固定床、移动床和沸腾床以及浆态反应器的方法中。在用一种或多种催化剂前体将含碳物质进行预处理之后，可例如在液化之前或期 间在不加入另外反应物的情况下，通过热分解使该催化剂前体转变为催化剂。在其它实施 方案中，在预处理之后，可将一种或多种另外的反应物加入到预处理的含碳物质混合物中 (例如在液化步骤之前或期间)，以将分散的催化剂前体转变为催化剂。就此而言可使用任 何合适的反应物，例如任何合适的硫化剂或还原剂。合适硫化剂包括例如可易于释放形式 的任何硫化合物，例如硫化氢、硫化铵、二甲基二硫醚、硫酸铵、二硫化碳、单质硫和含硫的 烃。在一些实施方案中优选单质硫，这是因为其低毒性、低成本和易于处理性。另外的硫化 剂包括例如硫化铵、多硫化铵、硫代硫酸铵、硫代硫酸钠、硫脲、二硫化碳、二甲基二硫醚、二 甲基硫醚、叔丁基多硫化物、叔壬基多硫化物和它们的混合物。在另一个实施方案中，硫化 剂选自碱金属硫化物和/或碱土金属硫化物、碱金属氢硫化物和/或碱土金属氢硫化物，和 它们的混合物。硫化剂可按任何合适的形式加入。在一个实施方案中，将单质硫以升华粉末形式 或作为浓缩分散体(例如商购硫细粉末)加入到预处理的含碳物质的混合物中。单质硫的 同素异形体例如斜方硫和单斜硫也适合用于本文。在一个实施方案中，一种或多种硫化合 物为升华粉末(硫华)、熔融硫、硫蒸汽或者它们的组合或混合物的形式。硫化剂可按任何合适的浓度使用。在一个实施方案中，引入的硫浓度使得催化剂 前体中硫与金属的原子比为约2 1-约10 1，例如为约2 1-约8 1、约2 1-约 7 1、约 2 1-约 6 1、约 2 1 约 9 1、约 2 1-约 8 1、约 2 1-7 1、约 3 1-约 9 1、约 3 1-约 8 1、约 3 1-约 7 1 或甚至约 3 1-约 6 1。催化剂在本发明的上下文中，可使用任何合适的催化剂替代催化剂前体或与其组合使用。替代地或另外地，催化剂可包括已转变为催化剂的任何催化剂前体。催化剂可以是当对含碳物质(例如煤)进行和/或当含碳物质(例如煤)经历合 适的催化反应条件时适合用于含碳物质(例如煤)加氢转化过程的任何催化剂。例如，催化 剂可以是任何含金属的催化剂。特别地，例如催化剂可包含任何合适的金属，例如选自以下 的金属IIB族金属、IIIB族金属、IVA族金属、IVB族金属、VB族金属、VIB族金属、VIIB族金 属、VIII族金属，或者它们的组合物或混合物，例如与氧、硫、氮和磷中的一种或多种组合。 当暴露于合适的反应条件和/或活化条件时，该催化剂还可以是任何合适的加氢转化催化 剂，例如任何含金属的加氢转化催化剂(如钼催化剂和铁催化剂)，任何含有碳化物或基于 碳化物的催化剂，任何含有亚硝酸盐或基于亚硝酸盐的催化剂，任何含有锌或基于锌的催 化剂，和/或任何含有锡或基于锡的催化剂。如例如在美国专利4，824，821和5，484，755 和/或在美国专利公开No. 2006/0054535中所描述(通过引用将它们的内容以其全文并 入本文)，合适的这类催化剂还包括在氧化铝上的钼酸钴，在氧化铝上的镍，用镍助催化的 钼酸钴，和钨酸镍催化剂等。另外，如例如在2007年10月31日提交的美国专利申请系列 No. 11/931,972 ；2007年10月31日提交的美国专利申请系列No. 11/933,085 ；2004年9月 10日提交的美国专利申请系列No. 10/938, 003 ；2004年9月10日提交的美国专利申请系 列No. 10/938，202 ；美国专利5，484，755 ；美国专利5，094，991 ；美国专利4，710，486 ；和美 国专利4，557,821中所描述(通过引用将它们的内容以其全文并入本文)，催化剂可以是 任何金属有机催化剂、任何金属硫化物催化剂和/或任何真空渣油浆态加氢裂化(Vacuum Resid Slurry Hydrocracking) (VRSH)催化剂。在一个实施方案中，催化剂可以是通过包括以下步骤的方法制得的用于重质含烃 油或渣油加氢处理的VIB族金属硫化物浆料催化剂(a)在水相中，在基本上不存在烃油的 情况下，在小于约350 T的温度下，用硫化氢将含有VIB族金属、氨的化合物硫化以形成没 有大量损失氨的预硫化产物；(b)将氨从所述预硫化产物中分离出以形成硫化产物；和(C) 将所述硫化产物装入所处的温度足以使所述硫化产物转变为加氢处理催化剂的加氢处理 反应区中；其中所述催化剂的特征在于孔隙体积为10-300埃，孔半径尺寸为约0. 1-lcc/g, 和表面积为约20-400m2/g。在另一个实施方案中，催化剂可以是通过以下制备的催化剂(a)将VIB族金属氧 化物和氨水混合(例如在高剪切下)以形成VIB族金属化合物水性混合物；(b)在初始反 应器中将步骤(a)的水性混合物用硫化物源例如硫化氢硫化以形成浆料；(c)用助催化剂 化合物(例如VIII族金属化合物如硫酸镍或硫酸钴)助催化浆料；(d)将步骤(c)的浆料 与烃油(例如VG0)混合以形成混合物X ;(e)在第二反应区中，在维持混合物X中的水在液 相的条件下，将混合物X与氢气合并，从而形成与液体烃混合的催化剂组合物；和(f)回收 该催化剂组合物。在另一个实施方案中，催化剂可以是通过以下制备的催化剂(a)将氧化钼和氨 水混合以形成水性钼混合物；(b)在第一反应区中，将步骤(a)的水性混合物与硫化物源例 如硫化氢硫化以形成浆料；(c)用助催化剂化合物(例如VIII族金属化合物)助催化该浆 料；⑷将步骤(c)的浆料与第一烃油混合以形成和维持称为混合物X的均勻浆料；(e)在 第二反应区中将混合物X与氢气和第二烃油合并，所述第二烃油的粘度低于第一烃油的粘 度，并且将该组合物混合以维持均勻浆料，从而形成与气态烃混合的催化剂组合物；和(f)通过与步骤(e)的气态烃分离回收该催化剂组合物。在另一个实施方案中，以元素形式表示的催化剂为通式(Mt)a(Xu)b(Sv)d(C)e(Hx) f(0y)g(Nz)h，其中M表示至少一种VIB族金属(例如Mo、W等，或者它们的组合物或混合物)； 其中X表示助催化剂金属，例如选自以下的助催化剂非贵VIII族金属(例如Ni、Co)、 VIII族金属(例如Fe)、VIB族金属(例如Cr)、IVB族金属(例如Ti)、IIB族金属(例如 Zn)和它们的组合物或混合物；其中S表示下标d的值为(a+0. 5b)至(5a+2b)的硫；其中 C表示下标e的值为0至11 (a+b)的碳；其中H为具有0至7 (a+b)的f值的氢；其中0表 示g的值为0至5 (a+b)的氧；其中N表示h的值为0至0. 5 (a+b)的氮；和其中t、U、ν、W、 x、1、ζ表示各种组分(分别为Μ、X、S、C、H、0和N)的总电荷；ta+ub+vd+we+xf+yg+zh = 0。b与a下标比具有0-5(0彡b/a彡5)的值。在一个实施方案中，上述定义的式的催化 剂是在油中的催化剂浆料形式，其例如通过在2007年10月31日提交的美国专利申请系列 No. 11/931，972中所限定的方法制得。在一个实施方案中，a和b各自适当地大于0，使得a b之比为1 5_10 1。例 如，在其中b/a的值为0. 2的实施方案中，a的值为5且b的值为1。就此而言，在b/a之比 为 0.2 时，式(Mt)a (Xu)b (Sv)d (Cw)e (Hx)f (Oy)g (Nz)h 包括(M) 5 (X) (S)5.5，包括(M)5(X) (S)5.5(C) (H) (0) (N)到(M) 5 ⑴⑶ 27 (C) 66 (H) 42 (0) 30 (N) 3 的组合物。在一个实施方案中，M包含选自铬、钼、钨或它们的组合中的至少一种或至少两种 金属。在另一个实施方案中，M选自钼、钨或它们的组合。在一个实施方案中，M为钼。在使用钼和钨两者的一个实施方案中，催化剂具有式(MozW1Ja(X)b(S)d(C)e(H) f(0)g(N)h，其中0 < ζ < 1。在M为Mo和W的混合物的另一个实施方案中，钼与钨之比为 9:1-1: 9。在一个实施方案中，X包含选自镍、钴、铁或它们的组合的至少一种或至少两种非 贵金属。在一个实施方案中，X为镍。在X为两种金属如Ni和Co的混合物的另一个实施 方案中，催化剂具有式(M) a (NizCo1J b (S) d (C) e (H) f (0) g (N) h，其中0 < ζ < 1。在X为多种金 属如Ni、Co、Fe、Zn、Cr、Ti的混合物的另一个实施方案中，催化剂具有式(M)a(Ni,CozFez..Zn2*Cr2*.Tiz,,)6(S)rf(C)e(H)XO) (N)A,其中0 彡 z、z'、z〃、z*、z*'、z*〃 且(ζ+ζ' +ζ" +z*+z*' +z*〃)=1。在本说明书的该“催化剂，，章节的其余部分中，任何就式(Mt) a (Xu) b (Sv) d (C) e (Hx) f(Oy)g(Nz)h中的组分(M)提及“钼”，仅出于示例性目的，并不意欲排除由催化剂式中(M)所 表示的其它VIB族金属/化合物和VIB族金属/化合物的混合物。类似地，在本说明书的 该“催化剂”章节中任何提及“镍”作为式(Mt)a(Xu)b(Sv)d(Cw)e(Hx)f (Oy)g(Nz)h中的组分(X)， 仅出于示例性目的，并未排除其它助催化剂金属，例如VIII族金属、VIB族金属、IVB族金 属、IIB族金属，或者它们的组合或混合物。另外，在本说明书的该“催化剂”章节中讨论的 用于制造(Mt) a (Xu) b (Sv) d (Cw) e (Hx) f (00 g (Nz) h的任何试剂，应该理解的是指可用于制造催化 剂的任何原料。另外，本说明书的该“催化剂”章节中任何关于试剂所用的术语“金属”应 该理解为表示作为金属化合物存在的试剂，该试剂没有必要是金属形式。另外，本说明书的 该“催化剂”章节中任何所用的术语“以溶质状态”应该理解为在本说明书的该部分中表示 是质子型液体形式的金属组分。VIB族过漉金属催化剂前体在一个实施方案中，催化剂由包含VIB族过漉金属(M)的催化剂前体制备，该VIB族过渡金属的至少一部分以固体状态存在。在另一个实施方 案中，催化剂由包含VIB族过渡金属(M)的催化剂前体制备，该VIB族过渡金属的至少一部 分以溶质状态存在。在一个实施方案中，催化剂使用VIB族金属与助催化剂金属的摩尔比 为9 1-1 9(例如摩尔比为3 1-1 3)的催化剂前体进行制备。在一个实施方案中，催化剂使用包含金属(M)的催化剂前体进行制备，该金属包 含例如以溶质状态(例如水溶性钼和钨化合物)的钼和/或钨组分，例如钼的碱金属金属 盐或铵金属盐(例如钼酸铵或异_、过氧_、二 _、三_、四-、七_、八-或十四钼酸盐)、磷钼 酸的铵盐、Mo-P杂多阴离子化合物、Wo-Si杂多阴离子化合物、W-P杂多阴离子化合物、W-Si 杂多阴离子化合物、M-Mo-W杂多阴离子化合物、Co-Mo-W杂多阴离子化合物、碱金属或铵 的钨酸盐(偏钨酸铵、仲钨酸铵、六钨酸铵或多钨酸铵)或者它们的组合或混合物。在一个实施方案中，催化剂使用包含(M)金属的催化剂前体进行制备，该(M)金属 包含在有机溶剂如正烷、烃、或石油产物如蒸馏馏分中的钼的碱金属或铵的金属盐，其中在 加入含有助催化剂金属的催化剂前体之前或同时，使所述钼化合物随后在压力和温度下分 解。在另一个实施方案中，催化剂使用包含以下物质中一种或多种的催化剂前体进行 制备碱金属七钼酸盐、碱金属原钼酸盐、碱金属异钼酸盐、磷钼酸。在另一个实施方案中， 催化剂使用选自以下物质的催化剂前体进行制备钼(二-和三)氧化物、钼的碳化物、钼 的氮化物、钼酸铝、钼酸(例如H2MoO4)和它们的组合或混合物。在一个实施方案中，催化剂使用包含水溶性七钼酸铵[(NH4) 6Μο7024 · 4H20]的催化 剂前体进行制备。在另一个实施方案中，催化剂使用包含硫代钼酸铵的催化剂前体进行制 备。在又一个实施方案中，催化剂使用包含多烷基硫代钼酸盐的催化剂前体进行制备。助催化剂金属催化剂前体在一个实施方案中，催化剂使用包含溶质状态的助催 化剂金属(X)的催化剂前体进行制备，其中所述催化剂前体的总量为质子型液体形式，并 且其中所述金属至少部分作为固体存在且部分溶于质子型液体中。在一个实施方案中，催化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，所述(X)金 属包含以下的金属盐或者两种以上的混合物硝酸盐、水合硝酸盐、氯化物、水合氯化物、硫 酸盐、水合硫酸盐、甲酸盐、醋酸盐、次磷酸盐，所述物质以溶质状态添加。在另一个实施方 案中，催化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，所述(X)金属包含水溶性镍和/或 钴，例如镍和/或钴的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、氯化物、甲酸盐或它们的混合物以及次磷酸镍。在另一个实施方案中，催化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，该(X)金 属包含水溶性镍组分，例如硝酸镍、硫酸镍、醋酸镍、氯化镍或它们的混合物。在另一个实 施方案中，催化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，该(X)金属包含镍化合物，其 至少部分为固体状态，例如水不溶性镍化合物如碳酸镍、氢氧化镍、磷酸镍、亚磷酸镍、甲酸 镍、硫化镍、钼酸镍、钨酸镍、氧化镍，镍合金如镍-钼合金、Raney镍或它们的混合物。在另 一个实施方案中，催化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，该(X)金属包含水溶 性硫酸镍溶液，该溶液任选地还包括第二助催化剂金属化合物，例如选自铁的醋酸盐、氯化 物、甲酸盐、硝酸盐、硫酸盐或它们的混合物的以溶质状态的铁组分。在一个实施方案中，催 化剂使用包含(X)金属的催化剂前体进行制备，该(X)金属包含硫酸镍水溶液。
mMMii::在一个实施方案中，催化剂使用溶液形式的硫化剂进行制备，该硫化 剂在主要条件下可分解成硫化氢。这样的硫化剂可在制备催化剂中以任何合适的量，例如 以超过形成催化剂所需的化学计量的量使用。在一个实施方案中，硫化剂以硫与钼的摩尔 比为至少3-1存在。另外，可以使用任何合适的硫化剂(例如上文关于催化剂前体所讨论)。就此而言，含有碱金属和/或碱土金属的硫化剂的使用，可需要另外的分离工艺 步骤以在催化剂制备过程期间将碱金属和/或碱土金属从废催化剂中除去。在一个实施方案中，硫化剂为含水硫化铵。这样的硫化剂可按任何合适的方式例 如由硫化氢和氨进行制备。这种合成的硫化铵易溶于水且在使用之前可容易地储存在储罐 中的水溶液中。由于硫化铵溶液的密度比残油的大，所以在反应之后，在沉降罐中可容易地 将其分离。仵诜组分-粘合剂材料在一个实施方案中，在制备催化剂中使用粘合剂。通常， 粘合剂材料的催化活性比催化剂(不含粘合剂材料)的小，或者根本无催化活性。因此，通 过添加粘合剂材料，可以降低催化剂的活性。就此而言，在制备催化剂中待使用的粘合剂材 料的量通常取决于最终催化剂的期望活性。就此而言，可在催化剂制备过程中使用任何合 适量的粘合剂材料。例如，相对于催化剂的总重量，可以约0-95重量％ (例如约0. 1-85重 量％、约0. 5-75重量％或甚至约1. 0-65重量％ )的量使用粘合剂材料。为了在制备催化剂中使用粘合剂材料可使用任何合适的方法。例如，可以任何合 适的方式，例如同时或先后地将粘合剂材料加入到一种或多种催化剂前体中。在一个实施 方案中，将两种或更多种含金属的催化剂前体合并以形成混合物，随后将粘合剂材料加入 到该混合物中。在另一个实施方案中，将含金属的催化剂前体合并(同时或先后地)以形 成混合物，然后将粘合剂材料加入到该混合物，并然后将另外的含金属的催化剂前体加入 (同时或先后地)到混合物中。在另一个实施方案中，以溶质状态将粘合剂和含金属的催化 剂前体合并以形成混合物，然后将至少部分地处于固体状态的含金属的催化剂前体随后加 入到该混合物中。在一个实施方案中，在本体催化剂组合物制备期间，在与本体催化剂组合物混合 之前和/或在添加之前，将粘合剂材料与VIB族金属和/或助催化剂金属(例如VIII族非 贵金属)混合。在一个实施方案中，通过用这些物质浸渍固体粘合剂，能够将粘合剂材料与 这些金属中的任意一种物质复合。粘合剂材料可包含常规用作加氢处理催化剂中的粘合剂的任何材料。合适的粘合 剂材料包括例如二氧化硅，氧化铝如(拟)勃母石、二氧化硅-氧化铝化合物(例如涂覆二 氧化硅的氧化铝和涂覆氧化铝的二氧化硅)、水铝矿、二氧化钛、氧化锆、阳离子粘土或阴离 子粘土如皂石、斑脱土、高岭土、海泡石或水滑石、或者它们的组合或混合物。在一个实施方 案中，一种或多种粘合剂材料选自二氧化硅、掺杂铝的胶体二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、 氧化铝、钛、氧化锆或它们的混合物。在另一个实施方案中，粘合剂材料包含按氧化物计具 有至少50重量％的二氧化钛的耐高温氧化物材料。在催化剂制备过程中可使用任何合适 的氧化铝粘合剂。在一个实施方案中，氧化铝粘合剂的表面积为100-400m2/g，通过氮吸附 法测得的孔隙体积为0. 5-1. 5ml/g。类似地，可在催化剂制备过程中使用任何合适的二氧化 钛粘合剂。在一个实施方案中，粘合剂的二氧化钛具有小于50微米(例如小于约5微米)和 /或大于0. 005微米的平均粒径。在另一个实施方案中，粘合剂的二氧化钛具有10-700m2/g的BET表面积。在一些实施方案中，粘合剂材料是经受胶溶的粘合剂。在另一个实施方案中，粘 合剂材料的前体在催化剂的制备中使用，其中在催化剂制备过程期间将该前体转化为有效 或功能性粘合剂。就此而言，合适的粘合剂材料前体包括碱金属铝酸盐(以获得氧化铝粘 合剂)，水玻璃(以获得二氧化硅粘合剂)，碱金属铝酸盐和水玻璃的混合物(以获得二氧 化硅氧化铝粘合剂)，二 -、三-和/或四价金属源的混合物例如镁、铝和/或硅的水溶性盐 的混合物(以产生阳离子粘土和/或阴离子粘土)，氯代二聚水分子(chlorohydrol)，硫酸 铝，或者它们的组合或混合物。在并入粘合剂或多种粘合剂的一个实施方案中，催化剂具有式(Mt) a (Xu) b (Z) x (Sv) d(C%(Hx)f (Oy)g(Nz)h,其中Z表示钛和任选选自铝、硅、镁、锆、硼和锌中的一种或多种元素。组分-烃转化剂可在制备催化剂中使用仵何合适的烃转化剂。在一个实施方案 中，烃转化剂用于将催化剂前体(亲水性)转变为式(M)a(X)b(S)d(C)e(H)f(O)g(N)h的油基 催化剂(疏水性)。可在制备催化剂中使用任何合适量的烃转化剂。在一个实施方案中，水 基催化剂前体与烃化合物的重量比为1 10-5 1。在另一个实施方案中，水基催化剂前 体与烃化合物的重量比为1 5-1 1。在该上下文中可使用任何合适的烃，例如任何无环、环状、饱和、不饱和、未取代和 /或惰性取代的烃，或者它们的组合或混合物，例如在常温下为液体的烃。在一个实施方案 中，烃化合物选自直链饱和无环烃(例如辛烷、正十三烷、二十烷、二十九烷等)；直链不饱 和无环烃(例如2-己烯、1，4_己二烯等)；支链饱和无环烃(例如3-甲基戊烷、新戊烷、异 己烷、2，7，8-三乙基癸烷等)；支链不饱和无环烃(例如3，4-二丙基-1，3-己二烯-5-炔、 5，5_ 二甲基-1-己烯等)；饱和或不饱和的环状烃(例如环己烷、1，3_环己二烯等)；和芳 烃(例如异丙基苯、1，3，5_三甲基苯、苯乙烯、甲苯、邻二甲苯等)。在另一个实施方案中，烃 化合物衍生自石油，包括石油烃的共混物，所述石油烃的特征为原始石脑油、裂化石脑油、 费-托(Fischer-Tropsch)石脑油、轻质催化裂化循环油、重质催化裂化循环油等，典型地， 它们包含约5-约30个碳原子。在另一个实施方案中，烃化合物是真空瓦斯油(gas oil) (VGO)。在一个实施方案中，烃化合物在100°C下具有至少的动力学粘度，例如在 100°C下约2-15cSt，或在100°C下甚至约5-8dt的运动粘度。在一个实施方案中，VIB族金 属(M)与烃的比例小于1.0。在第二实施方案中，所述比例小于0.5。在第三实施方案中， 小于0. 1。当使用在100°C下动力学粘度低于或在100°C下高于约15dt的烃转化剂 时，催化剂前体的转化可导致催化剂颗粒团聚或者以其它方式不混合。如本文中所讨论的，催化剂的组成和结构可按任何合适的方式进行改变，例如通 过改变如在2007年10月31日提交的美国专利申请系列No. 11/931，972和2007年10月 31日提交的美国专利申请系列No. 11/933,085中所描述的催化剂制备方法。其它添加剂在预处理步骤期间或随后可利用任何另外的添加剂，以例如增强或促进预处理方 法(例如通过增强、促进和/或增强催化剂或催化剂前体分散到含碳物质中)和/或增强 或促进预处理的含碳物质的加氢转化。在本发明的上下文中可利用任何合适的表面活性剂，以例如改善催化剂或催化剂
19前体的分散性、金属表面积、形态和/或其它特性。合适的表面活性剂包括例如任何阴离子 表面活性剂、两性离子的表面活性剂、两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阳离子表面活 性剂，或者它们的组合或混合物。合适的非离子表面活性剂包括例如聚氧乙烯山梨糖醇单 月桂酸酯、聚氧乙烯基烷基酚、聚氧乙烯基烷基酚乙氧化物等。合适的阳离子表面活性剂 包括例如长链有机季胺盐、聚乙氧基化长链有机季胺盐等，例如水溶性阳离子胺(例如鲸 蜡基三甲基溴化铵、鲸蜡基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基铵胺(amine)、壬基三甲基氯化 铵、十二烷基苯酚季胺皂、或者它们的组合或混合物)。合适的表面活性剂还可包含具有高 表面张力性质的溶剂物质，例如碳酸乙二酯；二苯甲酮；苄基氰化物；硝基苯；2-苯基乙醇； 1，3_丙二醇；1，4_ 丁二醇；1，5_戊二醇；二乙二醇；三乙二醇；甘油；二甲基亚砜；N-甲基 甲酰胺；N-甲基吡咯烷酮；和它们的组合或混合物。合适的表面活性剂还包括具有高表面 张力的那些表面活性剂，例如N-甲基吡咯烷酮。表面活性剂的其它实例包括乙腈、丙酮、乙 酸乙酯、己烷、二乙醚、甲醇、乙醇、乙酰丙酮、碳酸二乙酯、氯仿、二氯甲烷、二乙酮和它们的 组合或混合物。在另一个实施方案中，表面活性剂包含具有提高催化活性的碳硫醚相的含 氮或磷的有机添加剂。待加入的含N/含P有机添加剂的量通常取决于最终催化剂组合物 的期望活性。在另一个实施方案中，表面活性剂为式RJ2R3R4Q+的铵或膦，其中Q为氮或磷，其中 R1>R2>R3>R4中的至少一个为具有8-36个碳原子的芳基或烷基(例如CltlH21、C16H33和C18H37、 或它们的组合)，并且其中其余的礼、R2> R3、R4选自氢、1-5个碳原子的烷基或它们的组合。 表面活性剂的合适的这类实例包括十六烷基三甲基铵、十六烷基三甲基磷鐺、十八烷基三 甲基磷鐺、十六烷基吡啶鐺、十四烷基三甲基铵、八烷基三甲基铵、十二烷基三甲基铵、二甲 基二(十二烷基)铵(dimethyldidbdecylammonium)、或者它们的组合或混合物。衍生上述 铵或磷鐺的化合物可以是例如氢氧化物、商化物、硅酸盐或着它们的组合或混合物。在一个实施方案中，表面活性剂包含含氮有机添加剂，例如芳族胺、环状脂族胺、 多环脂族胺、或者它们的组合或混合物。在另一个实施方案中，表面活性剂包含选自以下的 含氮有机添加剂含有至少一个伯胺、仲胺和/或叔胺基团的化合物(例如六亚甲基二胺、 单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基-N'-乙基亚乙基二胺、或者它们的组合或混 合物)；氨基醇(例如2 (2-氨基乙基氨基)乙醇、2 (2-氨基乙氧基、或者其组合或混合物) 乙醇、2-氨基-1- 丁醇、4-氨基-1- 丁醇、2，2- 二乙氧基乙胺、4，4- 二乙氧基丁胺、6-氨 基-1-己醇、2-氨基-1，3-丙二醇、3-氨基-1，2-丙二醇、3-氨基-1-丙醇，或者它们的组合 或混合物)；和氨基烷氧基-硅烷(例如3-缩水甘油基氧丙基)三甲氧基硅烷、3-(2-氨基 乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、或者它们的组合或混合物)。在另一个实施方案中，表面活性剂为有机羧酸表面活性剂或稳定剂。在一个实施 方案中，例如表面活性剂为柠檬酸。在另一个实施方案中，表面活性剂为十五烷酸、癸酸、或 其它类似长链酸。在又一个实施方案中，表面活性剂为褐藻酸。任选添加剂可在预处理过程和/或加氢转化过程之前或之后在任何合适的时刻 使用。在一个实施方案中，在预处理之前将一种或多种添加剂与含碳物质、含烃液体和一种 或多种催化剂或催化剂前体中之一或多个合并。在另一个实施方案中，在预处理过程期间 将添加剂与含碳物质、含烃液体和催化剂或催化剂前体合并。在另一个实施方案中，在预处 理之后和加氢转化之前将添加剂与预处理的含碳物质合并。在又一个实施方案中，在加氢转化过程之后将添加剂与预处理的含碳物质合并。添加剂可按任何合适的浓度使用。在一个实施方案中，例如，添加剂以总预处理 混合物的约0.001-5重量％的浓度使用。在另一个实施方案中，添加剂以总预处理混合 物的约0.005-3重量％的浓度使用。在另一个实施方案中，添加剂以总预处理混合物的 约0. 01-2重量％的浓度使用。如果单独将添加剂加入到加氢转化进料中，例如在如Acta Petrolei Sinica，Vol. 19，Issue 4，pp. 36-44，ISSN 10018719和Khimiya I Tekhnologiya Topilv I Masel, Issue 3, Year 1997，pp. 20-21，ISSN 00231169 中所描述(通过引用 将它们的内容以其全文并入本文)，待加入的量为进料的0.001-0. 05重量％ (例如约 0. 005-0. 01重量％ )，或者以任何合适的浓度加入。混合可使用任何合适的方法或系统将含碳物质与含烃液体和催化剂或催化剂前体合 并和/或混合。在一些实施方案中，使用任何合适的混合器以适于按需形成均质或异质混 合物(或浆料)的方式将含碳物质、含烃液体和催化剂或催化剂前体同时、相继和/或连续 进行混合。在其它实施方案中，将混合器与任何合适的研磨机联用(例如锤式粉碎机、球磨 机、棒磨机或它们的组合等)，使得任选在含烃液体和/或一种或多种催化剂或催化剂前体 存在下研磨含碳物质的至少一部分，并且将其混合以按需形成的均质或异质浆料。在一些 实施方案中，混合器和/或研磨机包含气体输送系统用以在含碳物质、含烃液体和/或催化 剂或催化剂前体的混合和/或研磨期间提供惰性或还原性气氛(例如氢气、氮气、氦气、氩 气、合成气、或者它们的任何组合物或混合物)。在一些实施方案中，混合器和/或研磨机位 于预处理系统的上游。在其它实施方案中，混合器和/或研磨机形成预处理系统的一部分。加氢转化预处理之后，可使含碳物质经受任何合适的加氢转化和/或液化条件以产生任何 所需的液体和/或气体产物。可以将预处理的含碳物质(例如预处理的煤)引入到至少一 个加氢转化区中，于此该预处理的含碳物质遇到合适的温度、压力和添加剂(例如含硫化 合物)以使该预处理的含碳物质的催化剂或催化剂前体至少部分或基本上全部活化，并且 产生液体和/或气体产物。在一个实施方案中，例如，预处理的含碳物质的催化剂或催化剂 前体的大于约50重量％，例如约55重量％、约60重量％、约65重量％、约70重量％、约75 重量％、约80重量％、约85重量％、约90重量％、约95重量％、约96重量％、约97重量％、 约98重量％或甚至约99重量％变成活性催化剂，使得其具有和/或表现出加氢转化活性。合适的加氢转化温度包括但不限于大于约350 °C，例如大于约375 °C、约 400 V、约425 V、约450 V、约475 V、约500°C的温度。合适的加氢转化压力包括但 不限于 300-5000psig(例如约 300-4800psig、约 300_4600psig、约 300_4400psig、约 300-4200psig、约 400_4000psig、约 500_3500psig、约 1000_3000psig、1200_2800psig、 1400-2600psig或甚至约1500-2600)的任何合适的气体例如含有氢气的气体(例如氢气 /甲烷混合物或者氢气/二氧化碳/水混合物)气氛和/或合成气气氛。在一个实施方案 中，就此而言，预处理的含碳物质适合于低或较低的加氢转化压力(例如小于约2000psig， 如小于约1800psig或甚至小于约1600psig的加氢转化压力)。具体地，例如，与未经预处 理的相同含碳物质相比，在加氢转化压力小于约2000psig(例如小于约ISOOpsig，或甚至 小于约1600psig)下，预处理的含碳物质的加氢转化可产生高出至少约10% (例如高出至少约20%、约40%、约60%、约80%、约100%、约150%、约200%、约300%或甚至至少约 400%)的液体产物收率。在另一个实施方案中，相比于未经预处理的相同含碳物质，预处 理的含碳物质的加氢转化消耗减少约10 % (例如减少约20 %、约30 %、约40 %、约50 %、约 60%、约70%、约80%、约90%或甚至约100%)的氢气。在一个实施方案中，预处理的含碳物质的加氢转化和/或液化在单个反应器中进 行。在另一个实施方案中，预处理的含碳物质的加氢转化和/或液化在两个或更多(例如 多个)用于加氢转化的区域或反应器中进行，所述区域或反应器可以按任何合适的方式设 置(例如按并联或串联方式，使得例如串联的各个反应器中的温度逐渐提高和/或各个下 游反应器中的氢气分压相应提高)。优选地，预处理的含碳物质的加氢转化和/或液化在与 预处理反应器或区域分开和/或不同的反应器或区域中进行。在一个实施方案中，预处理的含碳物质的加氢转化和/或液化产生大于约50%、 约 55%、约 60%、约 65%、约 70%、约 75%、约 80%、约 85%、约 87%、约 90%、约 95%或 甚至大于约99%的液体收率。在另一个实施方案中，与加氢转化之前未经预处理的类似含 碳物质的液体产物收率相比，含碳物质的预处理产生高出至少约10% (例如高出至少约 15 %、约20 %、约25 %、约30 %、约35 %、或甚至至少约40 % )的液体收率。在另一个实施方 案中，预处理的含碳物质的加氢转化和/或液化产生大于约80%、约85%、约90%、约95% 或甚至99%的总转化率(例如煤的总转化率)。在一些实施方案中，与加氢转化之前未经预处理的类似含碳物质的转化率相比， 含碳物质的预处理产生高出至少约5% (例如高出至少约10%、约12%、约14%、约16%、 约18%或甚至至少约20%)的总转化率(例如煤的总转化率)。在其它实施方案中，预处 理的含碳物质的加氢转化和/或液化产生小于约10% (例如小于约8^346^344^34 3%、约2%或甚至小于约)的C1-C3气体。加氢转化产物的分离可将来自加氢转化区的流出物加到任何合适的一个或多个分离区中。在一个实施 方案中，将流出物加到第一分离区中，在该分离区中通过塔顶管线除去较轻产物例如气体、 石脑油和蒸馏物。这样的第一分离区可在基本上大气压下运行。可任选地将来自第一分离 区的的流出物的塔底物或高沸点馏分再循环到预处理区。可将第一分离区的剩余流出物的 全部或一些传送到第二分离区中，在该分离区中将其分馏成瓦斯油馏分和塔底物馏分。可 将第二分离区的塔底物馏分传送到第三分离区中。可将瓦斯油的一部分再循环到加氢转化 区。就此而言，可在本发明的上下文中使用任何合适的高压、中压和低压分离器。催化剂或催化剂前体的回收一个或多个分离系统或区域后可接着是一个或多个催化剂和/或金属回收系统 或区域，其中从加氢转化含碳物质的一个或多个部分或馏分回收催化剂和/或催化剂前体 的至少一部分(例如一种或多种金属)。在一个实施方案中，在回收系统中从在分离系统中 分离出和/或收集的加氢转化含碳物质(其可以包括粉尘)的固体馏分(例如残留的固体 馏分)中回收来自含金属的催化剂和/或含金属的催化剂前体的金属。可在任何合适的温度下，例如在约1200-1900°C，例如约1300_1800°C或甚至 1400-1700°C的温度下操作回收系统。在一个实施方案中，在金属为钼的情形中，例如在 2007年12月19日提交的美国专利申请系列No. 60/015，096(通过引用将其内容以其全文并入本文)中所描述，回收系统提供了适于使废催化剂(例如硫化钼)受到氧化并且升华 为MoO3的空气气氛。可收集经处理的废催化剂、催化剂前体和/或回收的金属并将它们从 催化剂回收区传送到催化剂或催化剂前体制备区。催化剂或催化剂前体的制备一个或多个回收系统后可接着是一个或多个催化剂或催化剂前体制备系统，其中 使在回收系统中回收的催化剂或催化剂前体的至少一部分(例如催化剂前体的金属)反应 以形成催化剂或催化剂前体(例如与初始用于将含碳物质预处理相同的催化剂或催化剂 前体)。在一个实施方案中，例如，使催化剂或催化剂前体的回收金属(例如MoO3)与硫化 合物(例如硫化铵)反应以形成四硫代钼酸铵催化剂前体。然后将所得形成的催化剂或催 化剂前体，任选与新或新鲜的催化剂前体组合，输送到预处理系统和/或加氢转化系统。如下面实施例中所进一步描述，本文描述的系统和方法在具有各种所需性能的任 何所需比率(或百分收率)的液体和/或气体产物的制备方面可用于获得最优化和有效 性。具体地，在各种加氢转化条件下(例如在低的氢气压力和/或短的持续时间下)通过 选择含烃液体、催化剂和/或催化剂前体、以及预处理和加氢转化条件的任意各种组合可 实现全范围的加氢转化产物。以这种方式，该系统和方法为使用者提供了极大的灵活性，该 灵活性使得能够使用含烃液体、催化剂和/或催化剂前体、以及预处理和加氢转化条件的 任意各种不同组合由任何固体含碳物质获得所需加氢转化产物。
实施例下面的实施例作为本发明的特定实施方案给出并且是为了说明其优点。应理解所 述实施例是以说明性方式给出并且不意欲以任何方式限制说明书或随后的权利要求。实施例1就具有的煤颗粒经受无催化剂前体下的预处理条件的第一预处理组合物(“预处 理组合物1”)和包含的煤颗粒用催化剂前体进行预处理的第二预处理组合物(“预处理组 合物2”)来比较煤液化收率。预处理组合物1通过将FCC型工艺油(500 °F +的馏分)和预干燥的煤(具有小 于的水分含量和100目的粒径)按溶剂与煤之比为1.6 1混合进行制备。将该预处 理组合物加热到200°C的温度、加压到500psig的氢气并且在该温度和压力下保持120分 钟。在该预处理步骤之后，将基于预处理组合物总重量计相当于IOOOppm元素钼的量的二 硫代氨基甲酸钼(MoDtc，Molyvan Α)加入到该混合物中。预处理组合物2通过将相当于IOOOppm元素Mo的量的Molyvan A与FCC型工艺油 (500 T +的馏分)和预干燥的煤(具有小于1 %的水分含量和100目的粒径)混合进行制 备，其中溶剂煤之比为1.6 1。将该预处理组合物加热到200°C的温度、加压到500psig 的氢气并且在该温度和压力下保持120分钟。在预处理后，使预处理组合物1和2经受的加氢转化温度和2550psig氢气 的加氢转化压力并持续180分钟。加氢转化之后测定预处理组合物1和2各自的液体收率％、煤转化率％和气体 收率％，并且将它们在表I(A)中给出。各以下面方式按干燥无灰基(d.a.f.)进行计
23算。具体地说，液体收率使用下面等式按重量基准进行计算液体收率=100% X (可溶 于甲苯的液体/d. a. f.煤)。气体收率使用下面等式按重量基准进行计算气体收率= 100% X (C1-C3+C0+C02+H2S+NH3)/d. a. f.煤。在表1⑶中给出的预处理组合物2的液体产 物分布通过从含烃液体和液体产物的混合物的模拟蒸馏(“sim dist”)结果(或沸点曲 线)减去含烃液体的模拟蒸馏结果(或沸点曲线)进行测定。通过从该表的行2、6、7和8 的总和减去在该表的行9中给出的值获得在表1⑶中给出的煤转化率值。表1(A):
权利要求
1.一种用于将含碳物质进行预处理的方法，该方法包括加热包含以下物质的混合物(a)含碳物质，(b)一种或多种催化剂或催化剂前体，和(c)含烃液体，达到足够的温度并持续足够的时间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到 所述含碳物质中，并且其中没有发生可测量的含碳物质加氢转化。
2.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂或催化剂前体在预处理期间基本上 不具有催化活性。
3.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂前体在预处理期间形成。
4.权利要求1的方法，其中在约100-300°C的温度下加热所述混合物约10-360分钟。
5.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂前体包含钼、钨、钒、铬、钴、钛、铁、 镍或它们中至少两种的混合物。
6.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂前体通过以下步骤进行制备(a)在基本上不存在烃油的情况中，在低于约177°C的温度下，将含有铵的VIB族金属 化合物在水相中用硫化氢硫化以形成预硫化产物；和(b)将氨从所述预硫化产物中分离出以形成硫化产物。
7.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂通过以下步骤进行制备(a)在基本上不存在烃油的情况中，在低于约177°C的温度下，将含有铵的VIB族金属 化合物在水相中用硫化氢硫化以形成预硫化产物；(b)将氨从所述预硫化产物中分离出以形成硫化产物；和(c)将所述硫化产物装入所处的温度足以使所述硫化产物在氢气和烃油存在下转变为 活性加氢处理催化剂的加氢处理反应区中。
8.权利要求7的方法，其中一种或多种催化剂的特征在于孔隙体积为10-300埃，孔半 径尺寸为约0. Ι-lcc/g，和表面积为约20-400m2/g的一种或多种。
9.权利要求1的方法，其中所述一种或多种催化剂具有式 (Mt) a (Xu) b (Sv)d (Cw) e (Hx) f (Oy) g (Nz) h，其中M为至少一种VIB族金属，X为VIII族金属、VIB族金属、IVB族金属和IIB族金属中的至少一种，下标a和b表示0彡b/a彡5，下标 d 表示(a+0. 5b)彡 d 彡(5a+2b)；下标e表示0彡e彡11 (a+b)；下标f表示0彡f彡7 (a+b)，下标g表示0彡g彡5 (a+b)，下标h表示0彡h彡0. 5 (a+b)，下标〖、11、￥、《、1、7、2各自表示分别就]\1、乂、5、(、!1、0和N中的每一个的总电荷，和 ta+ub+vd+we+xf+yg+zh = 0。
10.权利要求1的方法，其中所述含烃液体是沸点为至少约500下的FCC工艺油。
11.一种用于改善含碳物质液化效率的方法，该方法包括在足够的温度下加热包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物并持续足够的时间以使所述一种或多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质 中形成预处理含碳物质，其中所述温度和时间足以实现含碳物质的可测量的加氢转化；和在大于约400°C的温度和小于约2000psig的压力下使所述预处理的含碳物质加氢转 化以获得大于约60%的加氢转化液体收率。
12.权利要求11的方法，其中在约100-300°C的温度下加热所述混合物约10-360分 钟，并且其中在大于约400°C的温度下进行所述加氢转化步骤。
13.一种用于加氢转化过程的进料，该进料通过在足够的温度下加热包含含碳物质、 一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物并持续足够的时间以使所述一种或 多种催化剂或催化剂前体分散到所述含碳物质中来制备，其中所述一种或多种催化剂或 催化剂前体的特征在于孔隙体积为10-300埃，孔半径尺寸为约0. Ι-lcc/g，和表面积为约 20-400m2/g的一种或多种。
14.权利要求13的进料，其中所述一种或多种催化剂前体通过以下进行制备(a)在基本上不存在烃油的情况中，在小于约177°C的温度下，将含有铵的VIB族金属 化合物在水相中用硫化氢硫化以形成预硫化产物；并且(b)将氨从所述预硫化产物中分离出以形成硫化产物。
15.权利要求13的进料，其中一种或多种催化剂通过以下步骤进行制备(a)在基本上不存在烃油的情况中，在小于约177°C的温度下，将含有铵的VIB族金属 化合物在水相中用硫化氢硫化以形成预硫化产物；和(b)将氨从所述预硫化产物中分离出以形成硫化产物；并且(c)将所述硫化产物装入所处的温度足以使所述硫化产物在氢气和烃油存在下转变为 活性加氢处理催化剂的加氢处理反应区中。
全文摘要
本发明包括用于将含碳物质进行预处理的系统和方法，包括将包含含碳物质、一种或多种催化剂或催化剂前体、和含烃液体的混合物加热到合适的温度并持续合适的反应时间。
文档编号B01J37/08GK102124081SQ200980131749
公开日2011年7月13日 申请日期2009年6月10日 优先权日2008年6月18日
发明者A·E·库珀曼, J·韩 申请人:雪佛龙美国公司