[發明專利]一種煤催化氣化方法

在審

• 申請號: 201410363062.9
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104119971A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 鄭巖;胡利彥;康守國;李克忠
• 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: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發明涉及煤催化氣化領域，尤其涉及一種煤催化氣化方法。

背景技術

煤催化氣化技術是指煤在相對較低的溫度下與水蒸汽等氣化劑在催化劑的催化作用下發生氣化反應，以生成高濃度甲烷的氣化技術。與其它煤氣化技術相比，煤催化氣化技術具有制備的甲烷含量高、反應溫度低等優點。

煤制天然氣技術在最初階段由兩步法制得，但由于兩步法技術需要空分、氣化、變換和甲烷化四個工段，工藝復雜、投資巨大，使得其并不適用于大規模的煤制天然氣工藝中。相比之下，采用將煤在相對較低的溫度下與氣化劑在催化劑的催化作用下進行氣化反應，生成高濃度甲烷的一步法煤制天然氣技術頗受青睞。在現有的一步法技術中，大多采用外供熱方式，即需要大量過熱蒸汽及循環部分產品氣一氧化碳、氫氣進入氣化爐發生甲烷化反應放熱來提供系統所需熱量，但該方式能耗較大，設備投資高，采用該方式供熱用于小規模研發階段尚可，但要實現產業化并無經濟優勢。并且，在該方法中，循環通入的產品氣一氧化碳和氫氣不僅會抑制氣化反應，降低碳轉化率，還會因反應器主體內的一氧化碳主要參與水煤氣變換反應而抑制甲烷化反應以降低甲烷的收率。

針對上述問題，提供一種能夠同時提高甲烷收率及碳轉化率的煤催化氣化方法是本領域技術人員所面臨的重要課題。

發明內容

本發明實施例提供了一種煤催化氣化方法，可以提高甲烷收率及碳轉化率。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一種煤催化氣化方法，包括：

將所述反應器主體根據其內部溫度不同從上至下依次分為加氫熱解區、催化氣化區和燃燒區；

向所述燃燒區中通入含氧氣體，所述含氧氣體與所述燃燒區中的煤發生燃燒反應和氣化反應生成二氧化碳、一氧化碳和氫氣；

向所述催化氣化區中通入氫氣，所述氫氣抑制一氧化碳參與水煤氣變換反應，而促進一氧化碳參與甲烷化反應。

可選的，所述方法還包括：

向所述加氫熱解區中通入氫氣，所述氫氣與進入所述反應器主體的煤發生加氫熱解反應，生成輕質焦油，同時發生甲烷化反應生成甲烷。

進一步的，在所述加氫熱解區中，氫氣與所述加氫熱解區中煤的質量比為0.001：1-0.01：1。

可選的，向所述催化氣化區中通入的氫氣溫度與所述催化氣化區的溫度相同，向所述加氫熱解區中通入的氫氣溫度與所述加氫熱解區的溫度相同。

可選的，所述含氧氣體包括氧氣和過熱蒸汽。

進一步的，所述含氧氣體中氧氣濃度為3-20％。

可選的，所述催化氣化區的溫度為500-800℃。

進一步的，在所述催化氣化區中，氫氣與所述催化氣化區中煤的質量比為0.001：1-0.025：1。

可選的，所述加氫熱解區的溫度為400-600℃。

可選的，所述燃燒區的溫度為800-1000℃。

本發明提供了一種煤催化氣化方法，在該方法中，對有氧氣化進行了改進，一方面通過在反應器主體內通入氫氣，通過抑制反應器主體內的水煤氣變換反應可確保更多的一氧化碳參與甲烷化反應，從而提高甲烷收率，技術經濟性更佳；另一方面由于氧氣的通入，不僅可以提高燃燒區中的碳的轉化率，還可在反應器主體內實現內部供熱代替外部過熱蒸汽供熱，更有利于煤催化氣化技術實現工業化。

具體實施方式

下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供了一種煤催化氣化方法，包括：

將所述反應器主體根據其內部溫度不同從上至下依次分為加氫熱解區、催化氣化區和燃燒區；

在本步驟中，煤催化氣化反應所采用的反應器主體(即流化床氣化爐)的反應壓力為2.0-4.5MPa，并且根據反應器主體內溫度的不同可分為三個區，分別為上段的加氫熱解區、中段的催化氣化區和下段的燃燒區。其中，在反應器主體內主要發生的反應如下：

C+O₂→CO₂????????燃燒反應

C+H₂O→H₂+CO?????氣化反應

CO+H₂O→CO₂+H₂???水煤氣變換反應