[發明專利]一種煤催化氣化方法及系統

有效

• 申請號: 201910815920.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110628465B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李克忠;祖靜茹
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C10J3/54
• 分類號: C10J3/54;C10J3/66;C10J3/84;C10J3/72
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 蘆玲玲

本發明涉及一種煤催化氣化方法及系統，方法包括：步驟一：將煤顆粒、水蒸氣以及負載有催化劑的熱活性半焦在流化床氣化反應器中發生催化氣化反應，生成富含甲烷的產品氣及固體顆粒，固體顆粒包括活性半焦顆粒、飛灰、殘碳顆粒和灰渣；步驟二：分離產品氣及其攜帶的固體顆粒，得到活性半焦顆粒、殘碳顆粒和灰渣；步驟三：在轉化爐內熱態下對活性半焦顆粒進行催化劑負載、活化，并將負載有催化劑的熱活性半焦送入流化床氣化反應器中參與催化氣化反應。該方法解決了由于原煤物料的粒徑分級帶來的原料利用率低的問題，并有針對性將催化劑進行有效負載，提高了原煤物料及催化劑的利用效率。同時，提高氣化工段的效率，使得技術的經濟性得到有效提升。

技術領域

本發明涉及煤催化氣化技術領域，更具體地，涉及一種煤催化氣化方法及系統。

背景技術

當前，煤催化氣化是一種先進的氣化方法，將煤與堿金屬與堿土金屬混合后，700℃左右發生氣化反應，由于催化劑的加入可以加快氣化反應，使得煤在較低溫度就可達到較高的轉化效率。催化劑負載的有效程度直接決定了煤顆粒催化氣化效果，傳統的催化氣化通常采用濕法負載工藝將催化劑負載在煤顆粒表面，而后進入氣化爐進行系列催化氣化反應，由于濕法負載中大部分催化劑與煤仍然保持物理結合的狀態，使得催化劑的催化效果無法有效的發揮，使得催化劑的利用效率和煤的氣化效率降低。

同時在大型氣化裝置中，作為反應原料的煤顆粒的分布很廣，大的煤顆粒存在表面催化劑負載率高，孔道內負載率低的問題，進而導致大顆粒煤內部碳轉換率低，大量未反應的碳隨灰渣排出爐外。小的煤顆粒則由于比重過低導致在反應區停留時間不足從而跟隨氣化產品粗煤氣帶出氣化爐，從而造成原料碳的損失。同時，來自于煤顆粒及催化劑的分布特性制約了催化氣化的高效清潔發展。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種能夠提高原煤物料及催化劑的利用效率，并大大降低原煤的催化氣化成本的煤催化氣化方法及系統，以解決現有技術中存在的問題。

根據本發明的第一方面，提供一種煤催化氣化方法，該煤催化氣化方法包括：

步驟一：將煤顆粒、水蒸氣以及負載有催化劑的熱活性半焦在流化床氣化反應器中發生催化氣化反應，生成富含甲烷的產品氣以及固體顆粒，所述固體顆粒包括活性半焦顆粒、飛灰、殘碳顆粒和灰渣；

步驟二：分離所述產品氣及其攜帶的固體顆粒，得到所述活性半焦顆粒、殘碳顆粒和灰渣；

步驟三：在轉化爐內熱態下對所述活性半焦顆粒進行催化劑負載、活化，并將負載有催化劑的熱活性半焦送入所述流化床氣化反應器中參與所述催化氣化反應。

優選地，所述步驟三中，向所述轉化爐內提供空氣和水蒸氣作為流化氣，使得所述轉化爐內的固體顆粒流化的同時，燃燒所述固體顆粒中的殘碳顆粒。

優選地，在所述步驟三之前，將所述步驟二分離得到的活性半焦顆粒、殘碳顆粒和灰渣，與催化劑在催化劑負載系統進行干法混合均勻。

優選地，所述流化床氣化反應器內的溫度為600-800℃，壓力0.5-4MPa。

優選地，進入所述流化床氣化反應器的水蒸氣與煤顆粒的質量比為0.6：1～1.5:1。

優選地，所述轉化爐內的溫度850-1000℃，壓力0.5-4MPa。

優選地，進入轉化爐的空氣與水蒸氣的質量比為15:1～10:1，

并且，進入轉化爐的空氣與進入反應器的煤的質量比為1：2～2：1。

優選地，進入所述流化床氣化反應器的煤顆粒的粒徑在0.1mm～1mm之間；

其中，所述煤顆粒中粒徑小于0.18mm的煤顆粒質量占進入所述流化床氣化反應器的煤顆粒總質量的10％以下時，向所述轉化爐加入的催化劑質量為向所述流化床氣化反應器投入的煤顆粒總質量的5-10％；