[發明專利]一種由煤制備含甲烷的氣體的方法及設備

有效

• 申請號: 201110416109.X
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN102585947A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 畢繼誠;孫志強;崔鑫;祖靜茹;李克忠;毛燕東;康守國
• 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
• 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

1.一種由煤制備含甲烷的氣體的方法，包括下列步驟：

a.將煤粉加入到從上到下依次包含煤熱解區和催化氣化區的氣化爐的煤熱解區中，在所述煤熱解區中，煤粉與來自催化氣化區的氣化產物物流接觸以至少部分地熱解所述煤粉，形成含甲烷的氣體物流和至少部分熱解的煤粉；

b.將所述至少部分熱解的煤粉送入催化氣化區并在催化劑作用下與通入所述催化氣化區的氣化劑接觸，生成的氣化產物物流向上進入所述煤熱解區，未充分反應的煤殘渣排出該催化氣化區；其中所述氣化劑包含水蒸汽、氫氣和一氧化碳。

2.根據權利要求1的方法，其中所述催化劑選自：堿金屬的氧化物或堿土金屬的氧化物、堿金屬的碳酸鹽或堿土金屬的碳酸鹽、堿金屬的氫氧化物或堿土金屬的氫氧化物、堿金屬的醋酸鹽或堿土金屬的醋酸鹽、堿金屬的硝酸鹽或堿土金屬的硝酸鹽、堿金屬的鹵化物或堿土金屬的鹵化物、或它們中至少兩種的混合物。

3.權利要求1的方法，其中煤熱解區的溫度在400-600℃范圍內，催化氣化區溫度在600-800℃范圍內，氣化爐內的絕對壓力在0.1-4.1MPa范圍內。

4.根據權利要求1的方法，其中所述氣化劑包含小于1體積％的氧氣。

5.根據權利要求1的方法，其中所述氣化劑與所述煤的重量比為1∶1～5∶1，且其中催化劑與煤粉的重量比為1∶100～20∶100，所述氣化劑中水蒸汽∶氫氣∶一氧化碳摩爾比為1～5∶0.6～3∶0.2～1。

6.根據權利要求1的方法，其中催化劑在氣化爐內存在如下內部循環：所述催化氣化區中的至少一部分催化劑以飛灰形式隨所述氣化產物物流向上進入所述煤熱解區，所述煤熱解區中的至少一部分催化劑隨著所述至少部分熱解的煤粉向下進入到所述催化氣化區。

7.根據權利要求1的方法，還包括以下步驟：

c.任選地將來自所述煤熱解區的含甲烷的氣體物流經過除塵和/或除焦油；然后，

d.進行氣體分離，得到富含甲烷的氣體物流和富含氫氣和一氧化碳的氣體物流；然后，

e.將所述富含氫氣和一氧化碳的氣體物流送至位于所述氣化爐外部的甲烷化反應器中以使氫氣和一氧化碳發生甲烷化反應，生成另一股含甲烷的氣體物流；以及，

f.任選地，將所述富含甲烷的氣體物流的至少一部分和/或由步驟c的得到的物流的至少一部分通入位于所述氣化爐外部的甲烷重整反應器，同時向該甲烷重整反應器中通入水蒸汽，以使甲烷轉化為氫氣和一氧化碳，并將所述甲烷重整反應器的流出物作為所述氣化劑。

8.權利要求1的方法，其中所述氣化劑分為兩股進入所述催化氣化區，第一股流經位于所述催化氣化區中的氣體分布板以分布式進入；第二股從位于氣體分布板的中心孔集中進入；并通過控制第二股的氣速來控制催化氣化區的排渣。

9.由煤制備含甲烷的氣體的裝置，所述裝置包括：

a.氣化爐，其從上到下依次包含煤熱解區和催化氣化區；其中所述煤熱解區具有至少一個煤進料口和至少一個氣體出料口；所述催化氣化區具有至少一個煤和/或催化劑進料口、至少一個氣化劑進料口、至少一個排渣口、任選的循環固體物料進料口和氣體分布板；且所述氣化爐內還具有用于將部分熱解的煤從所述煤熱解區導入所述催化氣化區的溢流管；

b.位于所述氣化爐外部的氣化劑供應源，用于向所述氣化爐供應所述氣化劑。

10.權利要求9的裝置，所述裝置還包括：

c.任選的除塵設備和/或除焦油設備，用于對來自所述氣化爐的含甲烷的氣體物流進行除塵和/或除焦油；

d.氣體分離器，用于將任選地經過除塵和/或除焦油的來自所述氣化爐的含甲烷的氣體物流分離成富含甲烷的氣體物流和富含氫氣和一氧化碳的氣體物流；

e.位于所述氣化爐外部的甲烷化反應器，其用于使所述富含氫氣和一氧化碳的氣體物流中的氫氣和一氧化碳發生甲烷化反應，生成另一股含甲烷的氣體物流；和

f.任選的，位于所述氣化爐外部的甲烷重整反應器，其用作所述氣化劑供應源，其中將所述富含甲烷的氣體物流的至少一部分和/或由步驟c的得到的物流的至少一部分通入該甲烷重整反應器，同時向該甲烷重整反應器中通入水蒸汽，以使將甲烷轉化為氫氣和一氧化碳，并將所述甲烷重整反應器的流出物作為所述氣化劑。