[發(fā)明專利]一種煤催化氣化方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910815920.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110628465B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李克忠;祖靜茹
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)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(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11266
• 代理人: 蘆玲玲

本發(fā)明涉及一種煤催化氣化方法及系統(tǒng)，方法包括：步驟一：將煤顆粒、水蒸氣以及負(fù)載有催化劑的熱活性半焦在流化床氣化反應(yīng)器中發(fā)生催化氣化反應(yīng)，生成富含甲烷的產(chǎn)品氣及固體顆粒，固體顆粒包括活性半焦顆粒、飛灰、殘?zhí)碱w粒和灰渣；步驟二：分離產(chǎn)品氣及其攜帶的固體顆粒，得到活性半焦顆粒、殘?zhí)碱w粒和灰渣；步驟三：在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)熱態(tài)下對活性半焦顆粒進(jìn)行催化劑負(fù)載、活化，并將負(fù)載有催化劑的熱活性半焦送入流化床氣化反應(yīng)器中參與催化氣化反應(yīng)。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(jìn)行有效負(fù)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(shù)的經(jīng)濟(jì)性得到有效提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤催化氣化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種煤催化氣化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，煤催化氣化是一種先進(jìn)的氣化方法，將煤與堿金屬與堿土金屬混合后，700℃左右發(fā)生氣化反應(yīng)，由于催化劑的加入可以加快氣化反應(yīng)，使得煤在較低溫度就可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化效率。催化劑負(fù)載的有效程度直接決定了煤顆粒催化氣化效果，傳統(tǒng)的催化氣化通常采用濕法負(fù)載工藝將催化劑負(fù)載在煤顆粒表面，而后進(jìn)入氣化爐進(jìn)行系列催化氣化反應(yīng)，由于濕法負(fù)載中大部分催化劑與煤仍然保持物理結(jié)合的狀態(tài)，使得催化劑的催化效果無法有效的發(fā)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(yīng)原料的煤顆粒的分布很廣，大的煤顆粒存在表面催化劑負(fù)載率高，孔道內(nèi)負(fù)載率低的問題，進(jìn)而導(dǎo)致大顆粒煤內(nèi)部碳轉(zhuǎn)換率低，大量未反應(yīng)的碳隨灰渣排出爐外。小的煤顆粒則由于比重過低導(dǎo)致在反應(yīng)區(qū)停留時間不足從而跟隨氣化產(chǎn)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(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)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(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

根據(jù)本發(fā)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(fù)載有催化劑的熱活性半焦在流化床氣化反應(yīng)器中發(fā)生催化氣化反應(yīng)，生成富含甲烷的產(chǎn)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?zhí)碱w粒和灰渣；

步驟二：分離所述產(chǎn)品氣及其攜帶的固體顆粒，得到所述活性半焦顆粒、殘?zhí)碱w粒和灰渣；

步驟三：在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)熱態(tài)下對所述活性半焦顆粒進(jìn)行催化劑負(fù)載、活化，并將負(fù)載有催化劑的熱活性半焦送入所述流化床氣化反應(yīng)器中參與所述催化氣化反應(yīng)。

優(yōu)選地，所述步驟三中，向所述轉(zhuǎn)化爐內(nèi)提供空氣和水蒸氣作為流化氣，使得所述轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的固體顆粒流化的同時，燃燒所述固體顆粒中的殘?zhí)碱w粒。

優(yōu)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?zhí)碱w粒和灰渣，與催化劑在催化劑負(fù)載系統(tǒng)進(jìn)行干法混合均勻。

優(yōu)選地，所述流化床氣化反應(yīng)器內(nèi)的溫度為600-800℃，壓力0.5-4MPa。

優(yōu)選地，進(jìn)入所述流化床氣化反應(yīng)器的水蒸氣與煤顆粒的質(zhì)量比為0.6：1～1.5:1。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的溫度850-1000℃，壓力0.5-4MPa。

優(yōu)選地，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐的空氣與水蒸氣的質(zhì)量比為15:1～10:1，

并且，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐的空氣與進(jìn)入反應(yīng)器的煤的質(zhì)量比為1：2～2：1。

優(yōu)選地，進(jìn)入所述流化床氣化反應(yīng)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(zhì)量占進(jìn)入所述流化床氣化反應(yīng)器的煤顆粒總質(zhì)量的10％以下時，向所述轉(zhuǎn)化爐加入的催化劑質(zhì)量為向所述流化床氣化反應(yīng)器投入的煤顆粒總質(zhì)量的5-10％；