[发明专利]一种煤催化气化方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤催化气化领域，具体地，本发明涉及一种煤催化气化方法。

背景技术

我国总的能源特征是“富煤、少油、缺气”，把煤转化成化石能源中最优质的燃料—甲烷，是适合我国国情、清洁环保、并确保能源安全的一条捷径。

相对于传统煤气化技术，煤催化气化技术显著降低了气化温度，加快了气化速率。煤催化气化是采用在煤中添加合适的催化剂，使气化、变换、甲烷化三种反应在同一反应炉内发生耦合，因而大幅提高了系统能效并降低了后续变换及甲烷化装置的投资。碱金属、碱土金属以及过渡金属都对煤水蒸气气化有催化作用，其中碱金属尤其是K₂CO₃的催化效果最好，应用也最广泛。虽然K具有良好的煤气化、变换以及甲烷化催化性能，但是K因流动性好容易流失，易造成设备腐蚀；此外，K易与煤中矿物质结合生成硅铝酸盐从而导致催化剂失活，催化性能不稳定；同时硅铝酸盐难溶于水，增加了K的回收难度和经济成本。

因此，迫切需要开发一种具有优异催化气化性能并且稳定性好，不易失活，方便回收的催化剂。

另一反面，煤作为一种组分、结构高度复杂的含碳固体，为达到更高效的催化性能，需要解决催化剂如何实现在煤结构上的有效、均匀分布问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新的煤气化方法，同步实现催化剂的制备与煤的预处理，简化了工艺过程，且所提供的Ca-K-Na三元催化剂活性组分具有高的气化和甲烷化活性，稳定性好不易失活，便于回收。

所述煤催化气化方法，包括如下步骤：

（1）将含Ca化合物、含K化合物、含Na化合物、原煤和水加入至反应器中，在压力为0.1-1.0MPa，温度为50-180℃的条件下混合0.1-2.0h，同步实现Ca基催化剂的制备和煤的预处理；

（2）将步骤（1）的产物进行气化。

所述含Ca化合物的量按CaO计为2.0-15.0wt%，所述含K化合物的量按K₂CO₃计为0.2-8.0wt%，所述含Na化合物的量按Na₂CO₃计为0.03-1.2wt%，各化合物的量皆以原煤质量为基准。

优选地，所述含Ca化合物的量按CaO计为4.0-10.0wt%，所述含K化合物的量按K₂CO₃计为1.0-5.0wt%，所述含Na化合物的量按Na₂CO₃计为0.07-0.8wt%，各化合物的量皆以原煤质量为基准。

优选地，所述混合在0.2-0.5MPa，80-120℃的条件下进行0.2-1.0h。

优选地，所述水与原煤的质量比为0.8-3.0。

优选地，步骤（1）在搅拌状态下进行。

优选地，步骤（1）中的含Ca化合物、含K化合物、含Na化合物加入反应器中混合均匀后再加入原煤和水。

优选地，所述步骤（1）的产物直接进行气化；或者，步骤（1）的产物气化前进行干燥处理，干燥温度为70-130℃，干燥时间为8-24h。

优选地，步骤（1）的产物气化前进行热解处理。

优选地，所述含Ca化合物为氧化钙、氢氧化钙、甲酸钙、乙酸钙、草酸钙、柠檬酸钙、乳酸钙、乙醇钙、苯甲酸钙、硫酸钙、氯化钙、碳酸钙、硝酸钙或磷酸钙中的任一或者任意组合；和/或

所述含K化合物为氧化钾、氢氧化钾、甲酸钾、乙酸钾、草酸钾、柠檬酸钾、乳酸钾、乙醇钾、苯甲酸钾、硫酸钾、氯化钾、碳酸钾、硝酸钾或磷酸钾中的任一或者任意组合；和/或

所述含Na化合物为氧化钠、氢氧化钠、甲酸钠、乙酸钠、草酸钠、柠檬酸钠、乳酸钠、乙醇钠、苯甲酸钠、硫酸钠、氯化钠、碳酸钠、硝酸钠或磷酸钠中的任一或者任意组合。

本发明所述煤气化方法，同步实现催化剂的制备与煤的预处理，简化了工艺过程，且所提供的Ca-K-Na三元催化剂活性组分具有高的气化和甲烷化活性，稳定性好不易失活，便于回收。

具体实施方式

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都在本发明的保护范围之内。

本发明的一个典型但非限制性的实施方案如下：一种煤催化气化方法，包括如下步骤：