[發明專利]一種由煤催化氣化制甲烷的方法

有效

• 申請號: 201010532452.6
• 申請日: 2010-11-02
• 公開（公告）號: CN102465047A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: 毛燕東;畢繼誠;李金來;甘中學
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10L3/08
• 分類號: C10L3/08;C10J3/46;C07C9/04;C07C1/04;C07C1/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任永利

1.一種由煤催化氣化制甲烷的方法，依次包括下列步驟：

I、對煤進行前處理，該前處理步驟包括以下子步驟：

i.用第一氧化劑對包含煤和水的漿料中的煤進行預氧化；然后或同時，

j.使經過預氧化的煤與堿金屬陽離子和/或堿土金屬陽離子進行離子交換；

II、對經步驟I處理后的煤進行氣化，該氣化步驟包括以下子步驟：

a.將經步驟I處理后的煤通入從下到上依次包括合成氣產生段、煤甲烷化段、合成氣甲烷化段的氣化爐的煤甲烷化段中，在那里使煤在煤甲烷化催化劑的作用下與來自合成氣產生段的包括合成氣在內的氣體物流發生甲烷化反應，得到含甲烷的氣體物流和反應后的煤焦；

b.使所述反應后的煤焦向下進入所述合成氣產生段并與通入所述合成氣產生段的氣體氧化劑反應，生成包括合成氣在內的氣體物流和灰渣，其中所述包括合成氣在內的氣體物流向上進入所述煤甲烷化段以進行子步驟a，而所述灰渣則排出所述氣化爐；和，

c.使子步驟a的含甲烷的氣體物流向上進入所述合成氣甲烷化段，并在合成氣甲烷化催化劑的作用下使合成氣發生甲烷化反應，再生成一部分甲烷，得到含更多甲烷的氣體產物。

2.一種由煤催化氣化制甲烷的方法，依次包括下列步驟：

I、對煤進行前處理，該前處理步驟包括以下子步驟：

i.用第一氧化劑對包含煤和水的漿料中的煤進行預氧化；然后或同時，

j.使經過預氧化的煤與堿金屬陽離子和/或堿土金屬陽離子進行離子交換；

II、對經步驟I處理后的煤進行氣化，該氣化步驟包括以下子步驟：

a.將經步驟I處理后的煤通入包括合成氣產生段、煤甲烷化段、合成氣甲烷化段和煤熱解段的氣化爐的煤甲烷化段中，在那里使煤在煤甲烷化催化劑的作用下與來自合成氣產生段的包括合成氣在內的氣體物流發生甲烷化反應，生成含甲烷的氣體物流和反應后的煤焦；

b.使所述反應后的煤焦向下進入所述合成氣產生段并與通入所述合成氣產生段的氣體氧化劑反應，生成包括合成氣在內的氣體物流和灰渣，其中所述包括合成氣在內的氣體物流向上進入所述煤甲烷化段以進行子步驟a，而所述灰渣則排出所述氣化爐；和，

c.使子步驟a的含甲烷的氣體物流向上進入所述合成氣甲烷化段，并在合成氣甲烷化催化劑的作用下使合成氣發生甲烷化反應，再生成一部分甲烷，得到含更多甲烷的氣體產物；

d.使所述含更多甲烷的氣體產物向上進入煤熱解段，加熱從煤熱解段進入的另一部分煤并使該另一部分煤發生熱解反應，又生成一部分甲烷，該段中的所有氣體離開氣化爐，而熱解后的煤沿氣化爐向下運動。

3.根據權利要求1或2的方法，其中在步驟II中還將至少一部分經步驟I處理后的煤從所述氣化爐的合成氣甲烷化段通入氣化爐。

4.根據權利要求2的方法，其中所述另一部分煤是經步驟I處理后的煤或未經步驟I處理后的煤。

5.根據權利要求1或2的方法，其中所述煤甲烷化催化劑的至少一部分是交換到煤表面的堿金屬陽離子或堿土金屬陽離子，其余部分則是從所述氣化爐的煤甲烷化段和/或合成氣甲烷化段和/或合成氣產生段通入氣化爐的以下物質中的至少一種：堿金屬碳酸鹽、堿金屬氫氧化物、堿金屬氧化物、堿土金屬碳酸鹽、堿土金屬氫氧化物或堿土金屬氧化物。

6.根據權利要求1或2的方法，其中所述第一氧化劑是氧氣、空氣、過氧化物、高錳酸鹽或次氯酸鹽中的至少一種。

7.根據權利要求1或2的方法，其中所述堿金屬陽離子是鉀離子和/或鈉離子，所述堿土金屬陽離子是鈣離子和/或鎂離子。

8.根據權利要求1或2的方法，其中所述預氧化在流化床耐壓反應器或帶有攪拌設備的耐壓容器中進行。

9.根據權利要求1或2的方法，其中所述預氧化在100-300℃的溫度和表壓0-6MPa的壓力下進行1-8小時。

10.根據權利要求1或2的方法，其中當步驟i與步驟j同時進行時，所述離子交換在100-300℃的溫度、表壓0-6MPa的壓力和pH＝7-14的條件下進行1-8小時；當步驟i與步驟j先后進行時，所述離子交換在室溫-300℃的溫度、表壓0-6MPa的壓力和pH＝7-14的條件下進行1-8小時。