[發明專利]一種氣化焦催化氣化富甲烷化的方法

有效

• 申請號: 201710431005.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107033942B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 楊頌;劉守軍;杜文廣;閆志中;郝志強
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;太原科瑞康潔凈能源有限公司
• 主分類號: C10B57/06
• 分類號: C10B57/06;C10B53/08;C10B57/00;C10J3/64
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

一種氣化焦催化氣化富甲烷化的方法是在紅土鎳礦粉中加入10?20wt%的Na₂CO₃或CaO中的至少一種混合均勻后，將褐煤、氣煤、肥煤分別送入破碎機進行初步粉碎，粉碎后加入添加劑進行混合，再進入反擊式破碎機進行破碎和混合，得到碎煤；將碎煤搗固成型煉焦，將氣化焦破碎，取焦粒在溫度、壓力和氣化劑作用下進行氣化。本發明具有碳利用率高，成本低，甲烷收率高的優點。

技術領域

本發明屬于煤焦催化制備天然氣領域，具體涉及一種氣化用焦炭及其氣化富甲烷化的方法。

背景技術

焦化屬于傳統煤化工行業，中國焦炭產能嚴重過剩，產能約6.8億噸，產能利用率約65％，其中約90％的焦炭用于冶煉行業。因而，利用現有裝備生產氣化焦，拓展焦炭用途，對化解我國焦炭過剩產能，促進行業發展具有積極意義。

氣化焦是用于造氣的一種焦炭，它要求灰分低，灰熔點高、塊度適當和均勻，雖然現有冶金焦可以用作氣化焦，但受煉焦煤資源和價格限制，一般不用冶金焦制氣。而氣化焦質量要求相對較低，所以生產氣化焦的原料選擇性很廣，原則上只要配合原料有適當粘結性，保證焦爐正常裝煤推焦即可。這樣在煉焦配煤過程中，多配入低階劣質粉煤，生產應用于加壓或常壓固定床氣化原料，有利于擴大煉焦配煤資源，最大限度的保護稀缺煉焦煤，同時有利于降低固定床氣化成本，大幅減少下游化工企業原料氣化生產過程中造成的環境污染。

利用氣化焦氣化制甲烷是以煤為基礎實現天然氣補充的重要技術。而大規模工業化氣化焦生產在我國剛剛起步，國外潔凈煤技術領域也沒有先例，且現有研究多集中在煤氣化高效制甲烷技術上，氣化焦氣化制甲烷研究較少。專利文件CN101906339A將煤氣化和甲烷化技術耦合，一體化生產代用天然氣，但是該工藝后續設備投入大，且在生產合成氣的過程中還將產生大量二氧化碳。專利CN102021037B提供了一種由煤催化制甲烷的方法和裝置，在制天然氣的同時實現了煤的裂解，但是該技術耗水量大，碳利用率低。專利CN102242006A提供了一種煤直接加氫制甲烷的工藝，但是該工藝甲烷收率低，所用氫氣成本高，經濟效益差。

發明內容

針對煤基氣化目前存在的問題以及氣化焦氣化甲烷化研究的空缺，本發明的目的是提供一種碳利用率高，成本低，甲烷收率高的氣化焦催化氣化富甲烷化的方法。

本發明的具體技術方案如下：

(1)添加劑制備：將紅土鎳礦進行干式研磨，得到粒度≤3mm的礦粉，在粉碎后的礦粉中加入10-20wt％的Na₂CO₃或CaO中的至少一種，混合均勻后在帶有攪拌的反應器中還原焙燒制得所需添加劑；

(2)粉碎混合：將褐煤、氣煤、肥煤分別送入破碎機進行初步粉碎，粉碎后加入添加劑進行混合，再進入反擊式破碎機進行破碎和混合，得到碎煤；

(3)煉焦：將步驟(2)中碎煤搗固成型，得到圓柱形煤餅，之后將煤餅進行高溫干餾，冷卻后得到氣化用焦炭；

(4)氣化：將步驟(3)中所得氣化焦破碎，取焦粒在溫度、壓力和氣化劑作用下進行氣化。

如上所述步驟(1)中，所述紅土鎳礦初始Ni含量為1.02-1.98wt％，初始Fe含量為29.8-33.2wt％。

如上所述步驟(1)中，所述的添加劑還原焙燒條件為：800-1000℃，還原氣空速12-160L/(g·h)條件下還原被燒80-120min。

如上所述步驟(1)中，所述還原氣氣體組成主要為H₂ 50-65％，CO 2.0-40.0％，CO₂2.0-9.0％，其它成分(如O₂、不飽和烴等)在3％以下；

如上所述步驟(2)中，所述褐煤、氣煤、肥煤和添加劑的質量比為(1-3):(2-5):1:0.25；所述碎煤中尺寸小于3mm的煤含量大于90wt％。