[發明專利]一種提高煤焦氣化反應性的方法

有效

• 申請號: 201611223268.7
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106753563B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 閆倫靖;高美琪;呂鵬;楊志榮;李凡;白永輝;朱生華
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明公開了一種在煤催化氣化反應工藝中提高煤焦氣化反應性的方法，是在原煤中添加碳酸鈣和碳酸鈉，使所述碳酸鈣和碳酸鈉負載于原煤上，制備成含有碳酸鈣1.25～2.5%，碳酸鈉0.4～1%的負載鈣鈉煤。將所述負載鈣鈉煤與H₂O/CO₂多元氣化劑進行氣化反應，表現出了遠好于純H₂O或純CO₂的氣化反應性，提高了多元氣化劑用于碎煤加壓氣化工藝中煤焦的氣化反應性，促進了較高溫度下氣化反應協同效應的程度。

技術領域

本發明屬于煤的催化氣化技術領域，涉及多元氣化劑砕煤加壓氣化工藝，特別是涉及在多元氣化劑碎煤加壓氣化工藝中提高多元氣化劑與煤焦氣化反應速率的方法。

背景技術

煤氣化是煤潔凈轉化的龍頭，是發展現代煤化工技術的重要途徑之一。目前，煤制合成天然氣已成為我國優先發展的新一代煤化工項目，而煤制天然氣的關鍵是煤氣化技術的選擇。

相比于氣流床氣化技術與移動床加壓液態排渣氣化技術，移動床加壓固態排灰氣化技術憑借著其投資成本低、動力消耗低、技術成熟、運行穩定以及在合成天然氣方面具有先天優勢等特點，已成為煤制合成天然氣最具競爭力的煤氣化技術。

然而，在移動床加壓固態排灰煤氣化工藝中，為保證干法排灰，需通入過量的水蒸氣來降低爐溫，這樣就會導致大量含酚廢水產生。此外，煤氣經過低溫甲醇洗后CO₂濃度較高，直接排放到空氣中不僅浪費碳源，也不利于節能減排的要求。

將CO₂作為氣化劑返爐替代部分水蒸氣，實現煤焦與多元氣化劑（水蒸氣+CO₂）的氣化反應，則可以很好地解決上述問題。該方法可以最大程度的利用CO₂，實現節水、減排、無污染的高效碎煤固態排渣加壓氣化優勢。

由于煤焦與CO₂氣化的反應性較煤焦與H₂O氣化的反應性低，CO₂返爐將會在一定程度上影響煤焦的氣化反應性，甚至降低氣化反應速率。煤催化氣化具有在提高氣化反應速率的同時降低氣化反應溫度的優勢。

堿土金屬鈣具有可催化煤焦與多元氣化劑發生氣化反應產生協同效應的特點，該特點可以在一定程度上提高煤焦與多元氣化劑氣化的反應速率。但是，由于鈣易燒結，且其催化能力隨著使用次數的增多及氣化溫度的升高而下降，從而導致催化氣化反應速率降低。因此，尋求一種可以抑制鈣在催化氣化反應過程中燒結現象的物質，將其與鈣共同作為復合催化劑來催化煤焦與多元氣化劑的氣化反應，以提高鈣的穩定性，并進一步提高氣化反應，則顯得非常重要。

發明內容

本發明的目的是提供一種在煤催化氣化反應工藝中提高煤焦氣化反應性的方法，通過在原煤上負載較低含量的含鈣前驅物與含鈉前驅物，用于多元氣化劑碎煤加壓氣化工藝中，以提高煤焦的氣化反應性，實現煤炭資源的高效利用。

本發明所述提高煤焦氣化反應性的方法是在原煤中添加碳酸鈣和碳酸鈉，使所述碳酸鈣和碳酸鈉負載于原煤上，制備成負載鈣鈉煤。

其中，所述負載鈣鈉煤中含有的碳酸鈣質量分數為1.25～2.5%，碳酸鈉質量分數為0.4～1%。

優選地，本發明是采用浸漬法將所述碳酸鈣和碳酸鈉負載于原煤上。

具體地，是將所述碳酸鈣、碳酸鈉與原煤混合后，加入水混合攪拌均勻，烘干后制備得到負載鈣鈉煤。

也可以是將所述碳酸鈣和碳酸鈉混合配制成溶液，加入原煤混合均勻，烘干得到負載鈣鈉煤。

考慮到原料的來源與成本，本發明中加入的碳酸鈣可以是石灰石，碳酸鈉可以是蘇打粉。

在煤催化氣化反應的氣化溫度下，碳酸鈣會轉變為氧化鈣催化活性組分，碳酸鈉轉化為金屬鈉或氧化鈉等催化活性組分。