[其他]由煤制造高甲烷含量氣體混合物的方法

無效

• 申請號: 87106233
• 申請日: 1987-09-10
• 公開（公告）號: CN87106233A
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發明（設計）人: 吉亞利莫.布魯諾;魯吉·卡瓦尼;吉奧瓦尼·帕索尼
• 申請（專利權）人: 埃尼里瑟徹公司;斯納姆公司
• 主分類號: C01J3/02
• 分類號: C01J3/02;C01K3/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 徐汝巽

本發明涉及一種由煤獲得高甲烷含量氣體混合物的方法。

更具體地說，本發明涉及這樣一種由煤獲得高甲烷含量氣體混合物的方法，在該方法中氣化反應和甲烷化反應是在同一個下行式固定床反應器中進行的。

用所述的方法制得的高甲烷含量氣體混合物一般稱作“SNG”（天然氣代用品），它可代替天然氣或與天然氣混合使用。

用煤作原料以制造上述氣體混合物的方法早已為人所知。

例如，在美國大平原采用一種主要包括以下工序的方法：

-將煤磨碎成6毫米～5厘米的顆粒;

-用氧和蒸汽在高壓（約30絕對大氣壓）和500℃～1200℃的溫度下進行固定床氣化;

-使焦油、未反應的水和生成的可冷凝化合物冷凝;

-轉移一部分產生的氣體以便將H₂/CO體積比調節至3左右;

-脫除酸性氣體;

-使產物在約400℃的溫度下進行甲烷化

該方法有一些缺點，主要是由于在氣化工序中需通入大量基本純粹的氧（其重量為無灰干煤重量的50%以上）而造成的，該方法之所以使用純氧是因為如采用空氣還需在甲烷化工序之后除氮。

由于需供應大量氧，為了便于獲得基本純粹的氧就需要有空氣分餾設施，這樣就使固定成本和使用成本都變得很高。

這種方法就是由于它是由許多互異的工序組成的，因而一般是很復雜的。

與此相反，Exxon設計了一種氣化反應和甲烷化反應在單一工序中進行的方法，該方法主要包括以下工序：

-將煤磨碎成不大于3毫米的顆粒;

-用水和催化劑將磨碎的煤浸透;

-在催化流化床上在約700℃下用蒸汽進行氣化和甲烷化;

-從生成的氣體混合物中脫除酸性氣體;

-進行深冷分離以降低氣體混合物中H₂和CO的含量，并使分離出來的H₂和CO循環回到氣化和甲烷化工序;

-用水浸提氣化殘余物以部分地回收催化劑（每一周期回收70～90%）

Exxon的這個方法的最突出的缺點是需要進行昂貴的深冷分離和需要H₂和CO循環，這樣除了需要過熱以保持溫度水平外，還降低了氣化反應速率。而且采用大型流化床帶來很大的操作問題，氣體在反應器內的保持時間也受到限制。

本專利申請人出乎意外地找到了氣化反應和甲烷化反應在單一工序中進行的方法，該方法比上面的幾種方法簡單，因此能大大降低固定運轉成本。

該方法是本發明的目的，包括以下工序：

a）將煤磨碎成不大于5毫米（最好不大于2毫米）的顆粒;

b）在磨碎的煤中加入一種或多種堿金屬和（或）堿土金屬的化合物，其中堿金屬或堿土金屬離子的加入量為無灰干煤的重量的4～20%，并可接著使含添加劑的煤進行干燥;

c）可將含添加劑的煤造粒，使所得顆粒的最大尺寸在3毫米至5厘米的范圍內，最好在3毫米至2厘米的范圍內;

d）在單一工序中使含添加劑的煤氣化和使氣化反應所產生的氣體甲烷化，氣化和甲烷化是在下行的煤與蒸汽逆流的固定床上在有空氣和（或）基本純粹的氧存在、壓力高于25絕對大氣壓和溫度為400～850℃（最好為450～750℃）的條件下進行的，空氣用量不大于無灰干煤的重量的35%，基本純粹的氧的用量為無灰干煤的重量的1～25%;

e）脫除（d）工序中所產生的氣體中所含的未反應的蒸汽和生成的可冷凝化合物;

f）脫除所得的高甲烷含量氣體混合物中所含的酸性氣體。

“煤”這一術語除字面的意思外還應理解為包括其它碳質基體物質，如炭、木炭、焦炭、褐煤等。

“造粒”這一術語是指所有能獲得柱形（片狀）和其它固體幾何形狀（如棱柱，平行六面體，球丸）的操作。

氣化和甲烷化是一反應器中進行的，其特點是反應氣體所進入的反應器底部溫度很高，朝頂部（煤由頂部進入）方向溫度逐漸降低;這種溫度分布有利于在底部使煤氣化，而在上部則使所產生的氣體甲烷化。

將添加劑加入煤中的方法最好是用一種或多種堿金屬和（或）堿土金屬化合物的水溶液浸透磨碎的煤，該添加劑可通過用水浸提氣化殘余物而得到部分回收并循環回到添加工序使用。

堿金屬和（或）堿土金屬化合物可從堿金屬和堿土金屬的鹽、氫氧化物或氧化物（如K₂CO₃，KOH，NaOH CaO）中選取。

氣化和甲烷化工序所用蒸汽的流量最好為無灰干煤加入速度的100～200%（重量）。