[發(fā)明專利]一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811472507.1
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109401787B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱兆友;于萌瀟;劉曉斌;王英龍;崔培哲
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46
• 代理公司: 青島中天匯智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 郝團代

本發(fā)明提供了一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法。本方法以CoO作為載氧體，利用載氧體可循環(huán)利用的特點，用化學(xué)鏈的方法制取氧氣，與水煤漿反應(yīng)生成化工行業(yè)中重要的原料?合成氣。與傳統(tǒng)深冷空分制氧的方法相比，該方法制氧的能耗較低，減少了設(shè)備投資與運輸費用，避免了從深冷低溫到1200℃以上高溫的熱量浪費，同時載氧體可循環(huán)利用，保證系統(tǒng)的連續(xù)運行。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于煤氣化制合成氣領(lǐng)域，具體涉及一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法。

【背景技術(shù)】

煤制合成氣是指以煤為原料，以氧氣、水蒸汽為氣化劑，在高溫條件下通過化學(xué)反應(yīng)把煤中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體的過程。煤合成氣以氫氣、一氧化碳為主要組分，可用作工業(yè)燃料氣、民用煤氣和化工原料氣，同時也是許多能源高新技術(shù)的基礎(chǔ)和重要環(huán)節(jié)，對我國社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。

化學(xué)鏈技術(shù)的基本原理是將燃料與空氣的直接接觸反應(yīng)分解為兩個反應(yīng)，利用載氧體將空氣中的氧傳遞到燃料中實現(xiàn)反應(yīng)的進行，具有一種新興的能源利用方法。目前已經(jīng)實現(xiàn)了載氧體的選擇、測試與開發(fā)以及中小型試驗，正在進行工業(yè)化放大的嘗試。目前，煤制合成氣過程中所需的氧氣主要來源于空分技術(shù)，該方法的耗能大，需要極低的溫度，對設(shè)備的操作條件苛刻。化學(xué)鏈技術(shù)能夠滿足煤制合成氣中的氧氣需求，反應(yīng)溫度與煤制合成氣的溫度相近，符合工業(yè)節(jié)能的要求。

專利(CN201710422550.6)涉及一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤氣化系統(tǒng)，通過建立一套化學(xué)鏈制氧的子系統(tǒng)，加快煤的氣化反應(yīng)速率，實現(xiàn)煤的清潔燃燒和高效利用。但是該方法制取的氧氣純度不高，煤炭燃燒的效益較低。

專利(CN201510532470.7)涉及一種利用中低溫余熱制備氧氣的方法，采用鈣鈦礦氧化物作為載體，耦合化學(xué)鏈制氧與中低溫余熱回收技術(shù)，實現(xiàn)利用中低溫余熱制氧的過程。但是該方法的能源利用率低，氧氣產(chǎn)量小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[要解決的技術(shù)問題]

本發(fā)明的目的是提供一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法。

[技術(shù)方案]

本發(fā)明針對目前煤制合成氣過程中使用深冷空分技術(shù)提供氧氣的方法存在的問題，即能耗高，需要極低的操作溫度，需要苛刻的設(shè)備條件等，提出了一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法，利用新型的化學(xué)鏈方法制氧，能夠減少過程的能耗，降低設(shè)備的投資。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法，實現(xiàn)該方法的裝置包括：氧化反應(yīng)器R1、分離器FS1、還原反應(yīng)器R2、分離器FS2、冷凝器C1、混合器M、磨煤機CRU、篩筒SCR、裂解室R3、燃燒室R4；氧化反應(yīng)器R1出口與分離器FS1進口相連接，分離器FS1固體出口與還原反應(yīng)器R2進口相連接，還原反應(yīng)器R2固體出口經(jīng)分離器FS2、冷凝器C1與氧化反應(yīng)器R1入口相連接，還原反應(yīng)器R2氣體出口與燃燒室R4相連接，混合器M出口與磨煤機CRU入口相連接，磨煤機CRU出口與篩筒SCR入口相連接，篩筒SCR出口與裂解室R3入口相連接，篩筒SCR循環(huán)出口與混合器M入口相連接，裂解室R3出口與燃燒室R4相連接；

一種耦合化學(xué)鏈制氧的煤合成氣制備方法，包括以下步驟：

(1)載氧體與空氣輸入氧化反應(yīng)器R1，得到的負氧載氧體經(jīng)分離器FS1與還原反應(yīng)器R2入口相連，處理后的空氣經(jīng)分離器FS1出口排空，載氧體經(jīng)分離器FS2和冷凝器C1與氧化反應(yīng)器R1入口連接；

(2)煤與水經(jīng)混合器M、磨煤機CRU與篩筒入口連接，研磨不充分的水煤漿經(jīng)篩筒出口與混合器M入口連接，水煤漿經(jīng)篩筒與裂解室R3相連接；

(3)氧氣經(jīng)分離器FS2與燃燒室入口連接，水煤漿經(jīng)裂解室R3與燃燒室入口相連接，R3燃燒室出口得到煤合成氣；