[發明專利]一種氣化還原制備合成氣的方法和系統

在審

• 申請號: 201811456425.8
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN111253973A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 金飛偉;呂彬峰;斯文慶;李正平;陳鋒江
• 申請（專利權）人: 浙江天祿環境科技有限公司
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/84;C10J3/72;C10L3/00
• 代理公司: 杭州敦和專利代理事務所(普通合伙) 33296
• 代理人: 姜術丹

一種氣化還原制備合成氣的方法，該方法包括以下步驟：低階煤依次通過烘干工藝和氣化還原工藝得到提質煤和油氣混合物，所述油氣混合物經凈化工藝得到包含CO、H₂和烴類的混合氣體，所述氣化還原工藝是在無氧或微氧條件下對烘干后的低階煤進行加熱的化學反應工藝；所述混合氣體經分離工藝處理得到包含H₂和CO的第一合成氣；所述提質煤再通過與H₂O和O₂反應制備包含CO和H₂的第三合成氣；將所述第一合成氣和第三合成氣混合，即得所述合成氣。本發明中的方法和系統，多途徑最大限度的將低階煤中的揮發分和固定碳以CO和H₂的形式保留下來，合成氣的產量高。

技術領域

本發明涉及煤物質清潔利用技術領域，尤其涉及一種氣化還原制備合成氣的方法和系統。

背景技術

在我國已探明的煤炭儲量中一半以上為低階煤，其中蘊藏的揮發分相當于1000億噸的油氣資源。低階煤主要具有高水分、高揮發性的物質特性，在燃燒時火焰較長且有煙，煤化程度較低，典型煤種為褐煤和長焰煤。我國富煤少油缺氣，如何高效利用低階煤成為當今清潔煤技術的重大課題。然而無論是燃燒發電，還是現代煤化工利用，都因為其高水、高灰和低熱值的三大特性使其綜合利用的效率極低。

目前低階煤的利用方式主要是直接燃燒或氣化。其中直接燃燒發電是其最常見的利用方式之一，據不完全統計，我國有90％以上的褐煤用于電站鍋爐和各種工業鍋爐。低階煤直接燃燒或氣化，直接燃燒不僅浪費了煤炭中蘊含的豐富油氣資源，效率低而且污染環境，造成了酸雨、PM2.5，以及SOx和NOx等溫室氣體的排放。而現代煤化工技術以煤氣化為技術龍頭，通過氣化得到化工合成所需的一級原料CO和H₂，但是煤氣化技術發展至今，尚未形成成熟大規模商業化低階煤氣化技術。現有技術中將低階煤氣化制備CO和H₂，通常是將低階煤熱解后得到一部分粗制合成氣和提質煤，一般干餾是在有大量氧氣(或空氣)的條件下進行的，熱解時一部分煤將于氧氣反應用于供熱并且產生了大量的CO₂。由于CO₂不能燃燒，屬于無效氣體，并且因為有氧燃燒，粗制煤氣中含氮量過高，降低了粗制煤氣的能量密度，使混合氣體熱值降低，除了回爐燃燒外，熱解產出粗制煤氣未有其它經濟價值，煤炭原料的利用率低。而且因為一部分煤與氧氣燃燒供熱生成CO₂，導致提質煤的量更少，最終用提質煤途徑制得的合成氣的量少之又少，極大的浪費了低階煤中的有效資源。另外，利用低階煤一邊連續制氣和提質，連續化大生產的集成裝備國內幾乎沒有。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是針對現有技術的不足，提供了一種氣化還原制備合成氣的方法和系統，通過在無氧或微氧條件下將烘干后的低階煤分級分質制備成混合氣體和固體的提質煤，對混合氣體中的CO和H₂進行提取制備合成氣和利用提質煤制備富含CO和H₂的合成氣，多途徑最大限度的將低階煤中的揮發分和固定碳以CO和H₂的形式保留下來，合成氣的產量高、熱值高。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：

一種氣化還原制備合成氣的方法，該方法包括以下步驟：低階煤依次通過烘干工藝和氣化還原工藝得到提質煤和油氣混合物，所述油氣混合物經凈化工藝得到包含CO、H₂和烴類的混合氣體，

所述氣化還原工藝是在無氧或微氧條件下對烘干后的低階煤進行加熱的化學反應工藝；

所述混合氣體經分離工藝處理得到包含H₂和CO的第一合成氣；

所述提質煤通過與H₂O和O₂反應制備包含CO和H₂的第三合成氣；

將所述第一合成氣和第三合成氣混合，即得所述合成氣。