[發(fā)明專利]一種煤催化氣化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611196781.1
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106635176B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志青;梅艷鋼;黃戒介;房倚天;余中亮;聶偉;宋雙雙;李俊國;張永奇;趙建濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/06;B01J23/04
• 代理公司: 太原市科瑞達(dá)專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

一種煤催化氣化的方法是將堿金屬的鋁酸鹽和/或硅酸鹽催化劑和煤混合得到負(fù)載催化劑的煤，負(fù)載催化劑的煤加入氣化爐中進(jìn)行氣化，氣化渣放入水中，于溫度20?90℃，攪拌反應(yīng)1?2 h，再經(jīng)過濾后并洗滌濾餅，得到含有鋁酸鹽和/或硅酸鹽的溶液。本發(fā)明具有催化劑易回收、腐蝕小的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤氣化領(lǐng)域，具體涉及一種煤催化氣化的方法。

背景技術(shù)

煤氣化是煤化工公共技術(shù)、核心技術(shù)和的龍頭技術(shù)。傳統(tǒng)氣化爐為達(dá)到高的碳轉(zhuǎn)化率、大的處理量，通常在高溫、高壓下操作，苛刻的操作條件使氣化爐制造和操作成本高、運(yùn)行不穩(wěn)定。而作為新型煤氣化方式的催化氣化可以使氣化過程在較為溫和的條件下實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，催化氣化能調(diào)變煤氣組成，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

目前，催化氣化最常用的催化劑是Na₂CO₃與K₂CO₃等堿金屬催化劑。堿金屬的添加可以顯著提高氣化反應(yīng)速率，降低反應(yīng)溫度。但Na₂CO₃與K₂CO₃等堿金屬催化劑熔點(diǎn)較低，在氣化過程會有部分揮發(fā)到氣相，造成催化劑流失的同時(shí)也對氣化設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。此外，催化氣化反應(yīng)的過程中，堿金屬會與煤中的硅鋁礦物質(zhì)反應(yīng)生成沒有催化作用的霞石與硅鋁酸鹽，而生成的霞石與硅鋁酸鹽難以通過水溶過程實(shí)現(xiàn)堿金屬的回收，這造成催化劑失活及催化劑回收困難。因此，堿金屬催化劑的回收以及堿金屬的揮發(fā)、腐蝕問題是制約煤催化氣化工業(yè)化的主要障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種催化劑易回收、腐蝕小的煤催化氣化的方法。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：

本發(fā)明是以堿金屬鋁酸鹽和/或硅酸鹽為催化劑，該催化劑具有難失活、熔點(diǎn)高、揮發(fā)性低的特點(diǎn)。鋁酸鹽和/或硅酸鹽與煤以一定比例混合后得到負(fù)載催化劑的煤。與Na₂CO₃、K₂CO₃等堿金屬催化劑相比，鋁酸鹽、硅酸鹽催化劑熔點(diǎn)高、揮發(fā)性低且穩(wěn)定，因此不容易揮發(fā)和失活。另外，負(fù)載催化劑的煤氣化后，其灰渣通過水洗過濾后得到含有催化劑的溶液，從而實(shí)現(xiàn)催化劑的回收。

本發(fā)明是一種煤催化氣化的方法，包括以下步驟：

(1)當(dāng)使用低階煤時(shí)，堿金屬元素質(zhì)量為煤質(zhì)量的1-4.5wt％，當(dāng)使用高階煤時(shí)，堿金屬元素質(zhì)量為煤質(zhì)量的1-6.5wt％，將堿金屬的鋁酸鹽和/或硅酸鹽催化劑和煤混合，混合后得到負(fù)載催化劑的煤；

(2)將負(fù)載催化劑的煤加入氣化爐中進(jìn)行氣化，氣化的操作溫度為600-1200℃，壓力0-8MP，氣化劑為空氣、氧氣、水蒸汽、CO₂的一種或幾種；

(3)將氣化渣放入水中，于溫度20-90℃，攪拌反應(yīng)1-2h，再經(jīng)過濾后并洗滌濾餅，得到含有鋁酸鹽和硅酸鹽的溶液，其中水的添加量為氣化渣質(zhì)量的1-100倍。

所述的堿金屬鋁酸鹽為鋁酸鈉、偏鋁酸鈉、鋁酸鉀，硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀。

所述的低階煤為泥炭、褐煤、長焰煤、氣煤。

所述的高階煤為瘦煤、貧煤、無煙煤。

所述的氣化爐為固定床氣化爐、流化床氣化爐或氣流床氣化爐。

所述氣化劑的加入總量為煤質(zhì)量的1.3-8倍。

所述噴灑法包括以下步驟：

(1)根據(jù)負(fù)載量稱取堿金屬鋁酸鹽和/或硅酸鹽，以煤為基準(zhǔn)添加0.5-10倍的去離子水并加熱到40-90℃；

(2)堿金屬鋁酸鹽和/或硅酸鹽以噴霧的形式負(fù)載到煤上，80-110℃下干燥2-12h，得到負(fù)載催化劑的煤。