[實用新型]煤催化氣化富產甲烷系統

有效

• 申請號: 201820034223.3
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN208038386U
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 劉雷;李鵬;王會芳;吳麗鋒;李克忠
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10J3/20
• 分類號: C10J3/20;C10J3/72;C10L3/08;C07C1/04;C07C9/04
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 郭一斐;葉萬東

本實用新型提供了一種煤催化氣化富產甲烷系統，該系統包括：負載干燥單元，其進口用于接收煤、含鉀催化劑溶液和含鈣催化劑，負載干燥單元用于使煤、含鉀催化劑溶液和第一部分含鈣催化劑進行混合負載，并使混合負載后的煤與第二部分含鈣催化劑進行干法負載，以得到負載有復合催化劑的煤；催化氣化單元，其進口與負載干燥單元的出口相連通，催化氣化單元用于接收負載干燥單元輸出的負載有復合催化劑的煤，并對負載有復合催化劑的煤進行催化氣化。本實用新型中，將含鉀催化劑和第一部分含鈣催化劑緊密有效地負載到煤的表面以起到更好的催化氣化作用；第二部分含鈣催化劑與混合負載后的煤高效干混，可以避免過多的含鈣催化劑堵塞煤表面的孔道。

技術領域

本實用新型涉及煤催化氣化技術領域，具體而言，涉及一種煤催化氣化富產甲烷系統。

背景技術

煤催化氣化是指煤與氣化劑在有催化劑存在條件下進行氣化反應的過程。其中，鉀催化劑因催化活性高，且可以促進甲烷化反應，而被公認為最好的催化劑。實際的氣化反應中，氣化爐出口甲烷含量較少，原因一方面為實際反應過程中，甲烷化為強放熱反應，如反應式(1)所示，一般在400℃～450℃有利于甲烷化反應進行，溫度高不利于CO向生成CH₄的平衡方向轉化，而催化氣化反應溫度一般控制在700℃左右。另一方面，根據甲烷化反應方程式(1)可知，其產物氣中含有水，水蒸氣分壓太高會抑制甲烷的生成。根據上述原因，氣化爐出口甲烷含量最多不超過20％。

CO+3H₂→CH₄+H₂O(△H^o＝-216.0kJ/mol) (1)

為了將產物氣中剩余的混合氣轉化為CH₄，目前，一種方式是先使氣化爐出口產物氣經過深冷分離出甲烷，而CO和H₂循環返回氣化爐再反應生成甲烷。其缺點是深冷分離能耗高，且CO、H₂需加壓、預熱后才能通入氣化爐中進行反應，這就降低了催化氣化工藝整體的經濟性。另一種方式是將氣化爐出口合成氣按適當比例分成兩部分，兩部分合成氣的組成相同，一部分合成氣通過甲烷部分氧化使其中的甲烷成為CO、H₂后進入氣化爐循環反應，另一部分合成氣采用傳統的兩步法將其中的CO、H₂進行甲烷合成。其缺點是需要單獨的甲烷化合成段，設備投資、能耗都較高。以上兩種方式都沒有體現出催化氣化工藝的優勢。

通過鉀鈣復合催化劑可以解決上述問題，但該催化劑的有效負載會對氣化爐出口甲烷含量和工藝成本產生極大的影響。

實用新型內容

鑒于此，本實用新型提出了一種煤催化氣化富產甲烷系統，旨在解決目前出口甲烷含量低和工藝成本大的問題。

本實用新型提出了一種煤催化氣化富產甲烷系統，該系統包括：負載干燥單元，其進口用于接收煤、含鉀催化劑溶液和含鈣催化劑，負載干燥單元用于使煤、含鉀催化劑溶液和第一部分含鈣催化劑進行混合負載，并使混合負載后的煤與第二部分含鈣催化劑進行干法負載，以得到負載有復合催化劑的煤；催化氣化單元，其進口與負載干燥單元的出口相連通，催化氣化單元用于接收負載干燥單元輸出的負載有復合催化劑的煤，并對負載有復合催化劑的煤進行催化氣化。

進一步地，上述煤催化氣化富產甲烷系統中，負載干燥單元包括：濕混單元，其進口用于接收煤、含鉀催化劑溶液和第一部分含鈣催化劑，并對煤、含鉀催化劑溶液和第一部分含鈣催化劑進行混合負載；干混單元，其第一進口與濕混單元的出口相連通，以接收濕混單元輸出的混合負載后的煤，干混單元的第二進口用于接收第二部分含鈣催化劑，干混單元用于對混合負載后的煤進行干燥，并使干燥后的煤與第二部分含鈣催化劑進行干法負載，以得到負載有復合催化劑的煤。

進一步地，上述煤催化氣化富產甲烷系統中，催化氣化單元的進口與干混單元的出口相連通，以接收干混單元輸出的負載有復合催化劑的煤。