[發明專利]一種褐煤微波脫水耦合氣化的方法

在審

• 申請號: 201610049274.9
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105670697A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 王晴東;陳彪;王光華;劉陽;李文兵;萬棟
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46;C10J3/72
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明涉及一種褐煤利用技術領域。特別是涉及一種褐煤微波脫水耦合氣化的方法。

背景技術

中國是世界煤炭消費第一大國，約占全球的50.6%。多年來我國能源消費結構中，煤炭約占70%，而且預計在未來的很長時間內，煤炭仍將繼續保持主導地位。由于煤炭資源的高碳含量和利用技術的落后，其作為主要能源和化工原料的同時，也是造成環境污染的主要物質來源。目前，我國大氣污染狀況十分嚴重，霧霾頻發，已成為全球PM_2.5污染最為嚴重的地區之一。煤炭資源的利用在我國經濟社會發展中的作用和影響已成為一種兩難的選擇。因此，發展清潔煤化工，研究和開發潔凈煤技術越來越受到人們的重視。

褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的礦產煤，是一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。據統計，至2013年底，全球褐煤可開采儲量約2011億噸，約占全球煤炭全部可開采儲量的22.5%。我國埋深2000m以內的褐煤資源總量約3194億噸，探明儲量約1291億噸，占全國煤炭探明儲量的13%。褐煤不僅具有高揮發份、髙灰分和固定碳與低發熱量的特點，而且最重要的特點便是水分含量高。新采褐煤的水分含量通常在30~60%，這一特點已成為褐煤高效利用的主要障礙。將褐煤脫水提質，不僅能耗大，脫水過程冷凝下來大量難以處理的有機廢水，而且脫水后的褐煤易風化碎裂、易氧化自燃、難以洗滌和儲存。因此，褐煤單位能量的運輸成本較高，不適合長距離運輸和貯存。長期以來，褐煤主要作為一種廉價的低階燃料，在產地附近燃燒發電。燃燒發電不僅熱效率低、資源利用效率低和經濟性差，且溫室氣體和PM_2.5排放量大。人們一直在尋求開發一種針對褐煤的能耗低、資源利用率高的潔凈煤技術。

氣化是煤炭化學加工的一種重要方法，也是潔凈煤利用的關鍵技術之一。煤炭在高溫條件下與氣化劑進行熱化學反應制得煤氣的過程稱為煤炭氣化。常用的氣化劑包括氧氣（或空氣、富氧空氣）、水蒸氣、二氧化碳、氫氣以及這些氣體的混合物。與原料煤炭相比，氣化后的煤氣燃燒穩定，無環境污染，便于輸送和凈化，原料的組成和投料量都容易調節控制；氣態原料還特別適于非均相催化的化工合成過程。因此，氣化后的煤氣既可以直接用做燃料氣，也可以經凈化、變換和精制等工藝過程后用于城市煤氣、冶煉過程還原氣、聯合循環發電、合成化學品和液體燃料等。

目前，國內外煤炭氣化方法主要有干煤粉加壓兩段氣化方法、灰融聚煤氣化方法、水煤漿氣化方法、非熔渣-熔渣分級氣化方法、航天爐氣化方法和多元料漿氣化方法等。這些方法均是以常規加熱方式使煤炭達到較高溫度條件，然后進行氣化，雖然可以用于褐煤的氣化，但仍不能解決由于褐煤水分含量高造成的能耗大和廢水量大的問題。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種能耗低、廢水量小、加熱效率高、工藝簡單、易于操作和能提高綜合利用效率的褐煤微波脫水耦合氣化的方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案的步驟是：

步驟一、將褐煤破碎至粒徑為0.5mm~50mm的褐煤顆粒，再將所述褐煤顆粒置入微波加熱脫水裝置，脫水至含水量小于10wt%，得到水蒸氣和脫水褐煤顆粒。

步驟二、將步驟一得到的脫水褐煤顆粒置入微波加熱裝置，然后在600~1500℃條件下，將步驟一得到的水蒸氣從微波加熱裝置的底部通入，通入的水蒸氣與加熱的脫水褐煤顆粒進行氣化反應，得到氣化煤氣。

所述褐煤的含水量為10~60wt%。

由于采用上述技術方案，本發明具有如下有益效果：

1、本發明將褐煤破碎后采用微波加熱進行脫水，由于微波加熱具有選擇性，褐煤中的水分被優先加熱，加熱效率高，能提高脫水速率和縮短脫水時間；本發明與常規脫水方法相比，褐煤中有機質相對溫度較低，揮發較少，脫出的水分清潔度較高，便于后續利用。

2、本發明將褐煤微波脫出的自身含有的水分作為氣化劑進行褐煤微波耦合氣化，解決了褐煤提質利用中的廢水問題，將褐煤所含的水分轉化為氣化煤氣，提高了H₂與CO氣體產量。

3、本發明以微波為熱源對褐煤進行氣化，氣化產物CO₂在微波輻照下能夠在較低溫度下與水和碳發生重整反應，生成H₂與CO，提高了氣化煤氣中H₂與CO含量，使褐煤資源進一步得到充分利用。