[發明專利]一種石油焦催化氣化制備富CO氣體的方法

在審

• 申請號: 201810382400.1
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108485708A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 閻富生;梁容真;田偉;史金星;王越;吳智勇
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明涉及石油焦氣化領域，具體涉及一種石油焦催化氣化制備富CO氣體的方法。采用干法混合的添加方式將催化劑與石油焦充分混合，得到負載催化劑的石油焦，在氣化溫度為900～1300℃，氣化壓力為0.1MPa條件下將負載催化劑的石油焦通入氣化爐發生氣化反應獲得富CO氣體。本發明利用催化劑使石油焦催化氣化，可以大大提高氣化反應速率。同時本發明采用的催化劑為煤液化殘渣、木質生物質灰、草木灰、煤氣化灰渣和含油污泥等工業廢棄物，實現了廢棄物的資源化利用。

技術領域

本發明涉及石油焦氣化領域，具體涉及一種石油焦催化氣化制備富CO氣體的方法。

背景技術

石油焦是原油經蒸餾將輕重質油分離后，重質油再經熱裂解的過程，轉化而成的產品。隨著全球原油加工量的上升，石油焦產量也繼續增長。2016年全球石油焦產量為1.40億噸，其中亞洲地區隨著中國和印度產能的增長，取代北美市場，成為全球石油焦的供應中心，全年產量達到5800萬噸左右，占全球石油焦總產量的41％。不過，受到國際原油劣質化和重質化產量的不斷上升，世界原油產品質量持續下降，同時煉油技術的不斷進步，提升了輕油收率，導致碳素級石油焦質量不斷下降，產量增速也有所放緩，而燃料級石油焦的供應則保持增長趨勢。盡管為增加輕油收率，未來焦化裝置產能增長緩慢，但煉油能力的增長仍舊帶動焦化產能上漲，預計到2025年全球焦化裝置產能將接近3.9億噸，而石油焦產量則達到1.53億噸，裝置產量利用率不足4成。而隨著環保政策的日益嚴格，高硫石油焦的用途受到很大的限制。因此，我國未來石油焦市場將面臨著低硫石油焦緊俏而高硫石油焦嚴重過剩的局面。其中高硫石油焦的主要應用為燃燒發電，這樣不僅能源利用率低，而且燃燒產生的二氧化硫會對環境造成污染。因此，尋找一種更為高效、環保的高硫石油焦利用方式迫在眉睫。而將石油焦與CO₂氣化制取合成氣是一種很好的工業發展思路，不僅可以解決石油焦的利用問題，而且在氣化反應過程中氣化劑CO₂會轉化為CO，用于發電、供熱和產生動力。氣化技術是一項很有前景的綠色技術，是能源有效潔凈利用的主要途徑。

利用石油焦作為氣化原料進行氣化在工業上已經開始試用，但是由于石油焦中礦物質元素含量極低，導致了石油焦氣化活性遠低于生物質氣化。同時石油焦由長鏈脂肪烴縮聚物、稠環芳烴縮聚物、少量低分子有機物及微量無機化合物組成，且其孔隙結構很不發達，導致其氣化活性遠遠低于煤與生物質氣化。此外，由于CO₂對石油焦孔徑有較高要求，導致石油焦-CO₂氣化反應速率遠低于石油焦-H₂O氣化反應速率。因此采用合適的催化劑與石油焦混合，提高氣化反應速率具有重要的工程價值。從廣義而言催化氣化有如下優點降低反應溫度，實現溫和氣化,從而降低對設備的要求提高氣化反應速率有利于環保并提高經濟效益。因此，尋找高效、廉價、催化劑是加快石油焦氣化技術工業化關鍵問題。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種石油焦催化氣化制備富CO氣體的方法。

具體技術方案如下：

一種石油焦催化氣化制備富CO氣體的方法，將催化劑以干法混合的方式與石油焦按一定比例混合，混合后得到負載催化劑的石油焦，負載催化劑的石油焦與CO₂通入固定床氣化爐中發生氣化反應制取CO，具體包括如下步驟：

(1)采用干法混合的方式將稱量好的催化劑與石油焦充分混合，得到混有催化劑的石油焦，催化劑添加量為石油焦質量的5～100％；

(2)石油焦和催化劑混合后，在振動研磨機上研磨10min，之后使用干燥箱在105℃環境中進行干燥12小時，得到干法混合方式制備負載催化劑的石油焦；

(3)將負載催化劑的石油焦原料加入氣化爐內并通入CO₂進行氣化反應，氣化溫度為900～1300℃，壓力為0.1MPa，CO₂流量為1.5L/min。